.
Теоретические представления о химических явлениях рассматривались в курсе философии в свете общих представлений о возникновении и исчезновении веществ. Эксперементальной же работой в области химии занимались многочисленные аптекари и алхимики. Последние, делая опыты по “трасмутации” металлов, не только открывали новые способы получения различных веществ, но и развивали натурфилософские учения древнегреческих философов Аристотеля, Эмпедокла, Левкиппа, Демокрита. Согласно этим учениям, все вещества в природе состоят из более простых частей, называемых элементами. Такими элементами по Левкиппу и Демокриту были атомы — мельчайшие частицы бескачественной первичной материи, различной только по величене и форме.
В эпоху эллинизма возникло учение о “трансмутации” (превращении), согласно которому можно, изменяя сочетание элементов, получать вещества с иными свойствами. Это учение было развито Парацельсом. Подобно алхимикам, Парацельс исходил из представления, что все вещества состоят из элементов, способных соединяться друг с другом. При разложении веществ элементы разъединяются. Но в отличии от алхимиков Парацельс подчеркнул вещественный характер трех начал: “серы” — начала горючести, “ртуть” — начала липучести, “соли” — начала огнепостоянства.
Учение о ртути, сере и соли как начала, образующих все тела, содержится в сочинениях неизвестного автора, труды которого появлялись под псевдонимом “Василий Валентин”, и получили большое распространение в 16 веке. Доказательства этого учения Парацельс видел в горении древесины. Он писал: “ Чтобы испытать это, возьми сначала дерево: это будет тело. Сожги его, тогда то, что будет гореть, — это сера, то, что будет дымить, — меркурий ( ртуть), а то, что останется золой, — соль”.
Считая, что каждый из четырех элементов Аристотеля должен состоять из этих трех начал, Парацельс писал: “ Каждый элемент состоит из трех начал: ртути, серы и соли.”
Роберт Боиль
Боиль жил в эпоху великих общественных и духовных преобразований. Однако несмотря на сильные религиозные тенденции, Бойль научными работами расчистил путь механистическому материализму в естествознании. На основании экспериментальных результатов Бойль в первую очередь выступил против учения о трех началах и четырех элементах как основе всех веществ. По его мнению, элементом следует считать вещество, которое не имеет составных частей и не может быть разложено. Этот критерий Бойль принял для определения химического элемента в значительной мере потому, что в то время считалось, что вещества, не изменяющиеся при обжиге можно назвать элементами.
Бойль доказал также, что вещества, которые он анализировал, вовсе не распадаются на три или четыре более простых вещества, как, например, золото или стекло. Из некоторых веществ могут выделяться простые “тела” в количестве, большем чем три или четыри, причем их химические свойства такие же, как у элементов.
Михаил Васильевич Ломоносов.
Он принадлежит к числу первых ученых, изучивших количественно химические процессы при помощи взвешивания.
Ломоносов обратил внимание на увеличение веса металлов после обжигания на воздухе. Он считал сомнительным вывод Бойля о том, что это увеличение веса вызвано присоединением “тепловых материй”. Уже в 1744 году Ломоносов писал: “если бы теплотворная материя приставала к известям, то сами извести, вынутые из огня, оставались бы горячими. Следовательно, эта материя либо к ним не пристает, либо пристающая материя — не теплотворная”. В 1748 году он писал Эйлеру:”… нет никакого сомнения, что частицы из воздуха, непрерывно текущего на кальцинируемое тело, смешиваются с последним и увеличивают его вес”.
Антуан Лоран Лавуазье.
Вслед за Ломоносовым Лавуазье пришел к выводу, что такое увеличение массы металлов должно быть связано с поглощением воздуха. Лавуазье в 1787 году предложил новую рациональную номенклотуру химических соединений, созданную им вместе со знаменитыми французскими химиками К. Бертолле, А. Фуркруа и Л. Гитоном де Морво. В докладе Парижской Академии наук Авторы подчеркивали:”В соответствии с предложенной нами программой мы обратили особое внимание на наименования простых тел, поскольку названия сложных тел должны получаться из названия простых.” В своей новой химической системе Лавуазье впервые разделил вещества на химические элементы (среди которых он выделил металлы и неметаллы, а также два “невесомых флюида” -свет и теплород и, кроме того, так называемые “земли”: известь CaO, магнезит MgO, барит BaO, глинозем Al2O3, кремнезем SiO2.Лавуазье подозревал сложность состава этих веществ, но в то время они еще не были разложены, и поэтому ученый причислял их к элементам.) и химические соединения. Таким образом, Лавуазье систематизировал совокупность химических знаний в рамках созданной им общей теории.
Джон Дальтон.
Дальтон развил в своих исследованиях представления Ньютона, изложенные в его работе “Математические начала натуральной философии”, опубликованной в 1687 году. Ньютон показал, что газ состоит из мельчайших материальных частичек, силы отталкивания между которыми растут пропорционально уменьшению расстояния между ними. Дальтон считал, что отталкивание происходит только между частицами определенного вида газа, в то время как частицы других видов газов не должны отталкиваться.
Дальтон показал, что эти мельчайшие частицы растворяются не только в фазе, где существуют два газа, но и в системе, образованной газом и жидкостью. Растворимость различных газов в воде он объяснял таким образом:”Эта разница тесно связана с тяжестью, весом и числом мельчайших частиц в различных газах. Подвижность более легких и меньших по размерам частиц падает. Рассмотрение роли относительной тяжести мельчайших частичек тел, насколько я знаю, является совершенно новым предметом исследования. Я начал недавно эти работы и достиг некоторых успехов .”
Результаты своих определений весов мельчайших частиц Дальтон обобщил в 1803 году в таблице, озаглавленной “Соотношения весов мельчайших частиц газообразных и других тел”. Приняв за еденицу атомную массу водорода, Дальтон определил относительные атомные массы азота (4), углерода (4,5), кислорода (5,66), серы (17), воды (6,66) и других веществ.
Дальтон пользовался атомной теорией как основой для новой химической символики.
Хотя сделанные Дальтоном определения атомных весов были недостаточно точными, разработанная английским ученым атомистическая теория внесла в химию первые ясные представления о строении элементов и их соединений и позволила количественно объяснить и предвидеть химические явления, отчетливо показала важность теоретических построений для развития экспериментальных химических исследованний. Большинство химиков тотчас восприняли основные положения теории Дальтона и стали развивать их.
Йенс Якоб Берцелиус.
Особенно большое значение имели работы шведского химика Берцелиуса, который дал более точные определения атомных масс. Уже до Берцелиуса Дальтон пользовался атомной теорией для новой химической символики. Дальтон отбросил использующиеся в то время химические знаки, которые не отражали количественного состава соединений, и предложил для каждого элемента символ, обозначающий его атом. Состав соединения он изображал соположением символов атомов, из которых оно состоит. Однако, формулы, предложенные Дальтоном, не всегда давали представление об истинном числе атомов, образующих соединение: количественный элементарный анализ позволял ученому лишь судить об относительных массах элементов, входящих в состав соединения. Атомистическая теория Дальтона показала важность теоретических построений для развития экспериментальных химических исследований.
Берцелиус с большим успехом применил закон Гей-Люссака для определения состава и количественных характеристик многих элементов и соединений. Со времени публикации своих первых работ Берцелиус поддерживал тесные личные связи с химиками во многих странах, что помогало ему создать четкое представление о мировом уровне разработки научных проблем.
Наиболее важным вкладом Берцелиуса в развитие химии являются разработка атомистической теории Дальтона и подтверждение законов постоянных и кратных отношений фундаментально проведенными анализами: анализу были подвергнуты 2000 соединений, образованных 43 элементами. Результатом работ было усовершенствование старых и создание новых методов анализа, изобретение новых приборов, развитие техники лабораторных работ.
Одним из наиболее значительных научных достижений Берцелиуса было создание им таблицы атомных масс. Существенную помощь при этом ему оказал закон объемных отношений газов, установленный Гей-Люссаком. Значение этого закона Берцелиус понял сразу же после ознакомления с работой французского ученого, относящейся к 1808.
Первую таблицу атомных масс Берцелиус опубликовал в 1814 году. В отличии от Дальтона Берцелиус принял за основу для расчетов атомную массу кислорода., а не водорода. Атомную массу шведский ученый принял равной 100. Ж. С. Стас впоследствии пересчитал атомные массы элементов, приняв атомную массу кислорода равной 16. С 1818 г. по 1826 г. Берцелиус несколько раз исправлял значения атомных масс, используя открытые в 1819 г. Законы изоморфизма Мичерлиха и атомных теплоемкостей Дюлонга и А.Пти.
В результате этих исследований Берцелиус значительно уточнил величины атомных величин, определенные Дальтоном. Тем самым были созданы предпосылки систематизации элементов на основе их атомных масс. Эти тщательно выполненные исследования позволили Берцелиусу сделать атомистическую модель основой химии.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðàáîòû, поведенные во второй половине 19 — начале 19 вв. Б.Франклином, Л.Гальвани, А.Вольтой и другими исследователями, привлекли внимание естествоиспытателей и филисофов к электрическим процессам. Результаты этих работ и выводы из них побудили Берцелиуса к разработке электрохимической теории. Приняв за основу электрохимические положения Дэви, Берцелиус считал причиной соединения элементов в определенном отношении электрическую полярность атомов. Учение об электричестве похволило дать простое объяснение природе, например, такого распространенного в химии явления, как образования солей. Оказалось, что с суть этого явления заключается во взаимной нейтрализации положительных и отрицательных зарядов мельчайших частичек вещества. На основе разработанной им теории Берцелиус сделал принципиально важный вывод: все химические элементы состоят из отрицательных и положительных веществ. Созданная на основе этих представлений дуалистическая модель явилась попыткой рассмотреть химическое родство как стремление к уравниванию различных электрических полярностей атомов или их групп. Тем самым развивались представления Дэви, что существует определенная причинная обусловленность явлений химического сходства и электрических процессов. Однако, ограниченность дуалистических процессов мешала химикам понять механизм превращений, протекающих иначе, чем образование солей. Так, электрохимическая теория Берцелиуса затруднила признание гипотезы Авогадро, имеющей большую область применения в химии. При помощи дуалистических представлений нельзя было объяснить многоатомность молекул газообразных простых веществ.
Существенное значение для превращения химии в точную науку имело усовершенствование Берцелиусом химической номенклатуры и создание им символики, близкой к современным обозначениям элементов и их соединений. Она заменила символику Дальтона, в которой чувствовалось влияние алхимических знаков. Для обозначения химических элементов Берцелиус предложил применять начальные буквы их латинских названий.
Исходя из своей электромеханической теории Берцелиус предложил принцип наименования соединений, состоящих из положительных элементов и отрицательных частей. Например, сульфат меди он рассматривал как сернокислый оксид меди (CuO SO3). В своей химической символике Берцелиус хотел отобразить соотношение элементов в соединениях. Уже в 1815г. он объяснил, что произведенные им формулы должны также “облегчать выражение отношений в химических соединениях… чтобы можно было бы однозначно отобразить относительные массы соединяющих частиц в каждом теле. Если мы будем знать массу элементарной частицы, эти формулы… должны нам позволитьь выразить результаты количественного анализа таким же простым и легким для изображения способом, как это позволяют делать алгебраические формулы в механике.
Созданный Берцелиусом “химический язык” позволил простым и наглядным способом сопоставить особенности химических явлений с составом взаимодействующих молекул. Тем самым этот “язык” в значительной мере способствовал взаимопониманию химиков разных стран и укреплению их научных контактов.
В результате своих работ Берцелиус открыл несколько новых элементов. Так, вместе с Хизингером Берцелиус открыл элемент церий, который тогда же независимо от шведских ученых обнаружил Клапрот. Берцелиус выделил из шлака свинцовых камер неизвестный доселе элемент — селен. Берцелиус открыл в минерале, найденном в Норвегии, элемент торий. Вместе со своим учеником Н.Г.Сефстерёмом Берцелиус обнаружил новый элемент ванадий. Впоследствии Берцелиусу удалось получить элементы, оксиды которых уже были известны: кремний, цирконий, титан, тантал.
Будучи одним из лучших знатоков химии своего времени Берцелиус объяснил с единой точки зрения многие факты и понятия, ранее казавшиеся не связанными друг с другом. Так, даже горные породы и минералы ы подаренной ему коллекции Берцелиус расположил не в соответствии с общепринятой тогда кристаллографической систематизацией Р.Ж.Аюи, а по их химическому составу.
Создание новых основных понятий, таких, как изомерия и полимерия, значительное совершенствование химической символики и номенклатуры, обширная литературная деятельность Берцелиуса, несмотря на то, что он упорно придерживался дуалистических электрохимических представлений, оказала существенное влияние на развитие современной химии.
Иоганн Вольфганг Дёберейнер
Деберейнер изучал химические явления с точки зрения материалистических позиций, исходя из положений атомистической теории. Методологической основой своих работ немецкий химик избрал теорию познания философа Фрэнсиса Бэкона, которого Карл Маркс называл “подлинным родоначальником английского материализма и всей современной экспериментальной науки”.
После того, как И.Б.Рихтер в 1792г. потерпел неудачу в систематезации элементов, лишь Деберейнеу удалось в 1817 и 1829 гг. Установить закономерностиизменения свойств элементов. В первые тридцать лет XIX в. Было открыто значительное число химических элементов. В товремя, когда Деберейнер стал профессором Йенского университета, было известно уже более 40 химических элементов и гораздо больше химических соединений. После того, как Лавуазье разработал кислородную теорию, вещества стали классифицировать по их характерным качественным признакам. После признания теории Дальтона появилась возможность посмотреть также количественные отношения элементов.
Эти работы создали предпосылки для изучения характера связи между свойствами различных химических элементов. Так, стремление Деберейнера изучить принципы систематезации химических элементов отвечало насущным проблемам химии того времени.
Деберейнер сгруппировал многие элементы и соединения различных классов по их аналогичным свойствам, разделив их на группы по 3 члена. Немецкий ученый распределил элементы по “триадам”, в которых разности 2-х химических элементов примерно постоянны и равны. В своих превых работах автор опирался на изучение плотностей и атомных масс щелочноземельных металлов и в 1817г. составил превую триаду: калий стронций, барий.Получив поддержку Берцелиуса Деберейнер распространил этот принцим и на другие элементы.
Деберейнер стремился решать вопросы не путем отвлеченных рассуждений, а на основании сопоставления атомных масс, для чего ребовались обширные экспериментальные работы.
Работы Деберейнера по систематизации элементов вначале не привлекали к себе достаточного внимания ученых.
Особенной заслугой Деберейнера было то, что он первым обнаружил количественные отношения свойств химически близких элементов. Эти работы подготовили почву для создания Д.И.Менделеевым и Л.Мейером периодической системы элементов.
Эйльгард Мичерлих.
В своих экспериментальных работах Э.Мичерлих обращал собое внимание на точность измерений, взвешивания и определения плотности веществ. Для более точных экспериментов он разработал необходимые приборы. Так, по эскизу Мичерлиха в мастерской при лаборатории был изготовлен говнометр. За 45 лет нучной деятельности Мичерлих провел исследования в различных областях естествознания. Им были выполнены физико-химические работы, исследования по неорганической химии, органической химии, в области физиологии, а также геологии.
Значительным событием в развитии химии было открытие Мичерлихом явления изоморфизма. Исследуя фосфаты и арсенаты, Мичерлих обнаружил, что “вещества различной химической природы во многих случаях могут обнаруживать одинаковые или блтзкие кристаллические формы”. На основании последующих исследований, Мичерлих пришел к выводу, что: “Равному числу атомов, если они соединены одинаковым образом, присущи одинаковые кристаллические формы, эта кристаллическая форма определяется не только природой атомов, но и также их число и способом соединения”.
Согласно закону, установленному Мичерлихом, образование смешанных кристаллов (изоморфных смесей) двумя соединениями возможно лишь тогда, когда они имеют аналогичный состав. И наоборот, из существования изоморфизма можно сказать, что закристаллизировавшиеся вместе вещества аналогичны по составу. Поскольку массы изоморфных соединений, образованных из элементов, относятся как атомные массы образовавших их элементов, Мичерлих создал способ определения истинных значений атомных масс из данных анализа веществ. Благодаря этому закону удалось с максимальной точностью установить атомные массы веществ.
Исследовательская и преподавательская деятельность Мичерлиха в первой половине XIX века заложила фундамент для быстрого развития химии, делавшей в то время только первые робкие шаги.
Лотар Мейер.
Попытки систематезации многочисленных известных элементов и соединений, начатые Деберейнером, продолжили многие известные химики. Б.Шанкартуа расположил элементы в порядке возрастающих атомных масс по винтовой линии на поверзности циллиндра. В 1857г. У.Олдинг опубликовал таблицу, в которой элементы также были расположены по возрастанию их атомных масс. В 1863-1865гг. Дж. Ньюлендс попытался установить закономерность взаимного расположения атомов, и на этой основе опубликовал таблицу элементов.
Решающий вопрос в создании системы элементов был достигнут в 1869-1870 гг., когда Менделеев и Лотар Мейер независимо друг от друга опубликовали таблицу химических элементов. Так была решена проблема систематизации элементов.
В 1860 г. Лотар Мейер принял участие в конгрессе химиков в Карлсруэ, накотором обсуждались дефиниции — определения основных понятий химии. Ведущим докладчиком, защищавшим важнейшие положения атомно-молекулярной теории, был итальянский химик С.Канниццаро. ОН наглядно показал различие между “атомной массой” и “массой эквивалентом”, между понятиями атом и молекула и упорно защишал теорию Авогадро: в равных объемах различных идеальных газов сдержится одинаковое число молекул. Хотя это положение было сформулированно в 1811 году, но даже в 1860 многие ученые относились к нему скептически. Изучив работы Авогадро Канницциаро смог исправить основные противоречия. На Лотара Мейера положения Канницциаро произвели боьшое впечатления, он писал: “… с глаз моих спала пелена, исчезли все сомнения. Взамен появилось чувство спокойной уверенности”.
В это время Мейер занимался главным образом вопросами о структуре вещества. Тем самым Мейер способствовал систематезации элементов.
В 1870г. появилась статья Мейера “О соотношении свойств с атомным весом элементов”. Основанием для проведения Мейером систематезации элементов явилось предположение об отношении между атомными массами и атомными объемами, которые он изобразил в виде кривой, где атомные объемы являются периодической функцией от атомных масс. В статье Мейер характеризовал эту зависимость: “Правильно определив различные атомные веса можно в этой схеме расположить все известные элементы”. Содержание этого отрывка показывает общность взглядов Мейера и Менделеева, хотя Мейер был более осторожен в своей формулировке.
Мейер расположил на кривой лишь известные элементы, не применяясвоих результатов ни для исправления значений атомных масс, ни для предсказания еще не открытых элементов. Вмете с Карлом Зейбертом Мейер в 1883г. вновь расчитал атомные массы всех известных элементов. Мейер использовал результаты для систематезации элементов, однако, как и другие немецкие естествоиспытатели, Мейер не смог преодолеть ограниченности механистического материализма. Поэтому он не обнаружил закономерности и зависимости между составом и свойствами элементов. В отличии от Мейера Менделеев на основании своих представлений сделал основополагающие выводы и прогнозы.
Дмитрий Иванович Менделеев
Пребывание в Германии позволило Менделееву участвовать в уже ранее упоминавшемся конгрессе химиков в Карлструэ. На него, как и на Лотара Мейера, большое впечатление произвели работы Канницциаро. Позднее Менделеев использовал его еонцепцию как необходимую и основополагающую посылку для открытия периодического закона.
В 1869 году Менделеев опубликовал сообщения о систематезации известных тогда элементов. В статье “Соотношения свойств с атомным весом элементов” Менделеев впервые в истории естествознания привел систему элементов, которая оказала основополагающее влияние на дальнейшее развитие химии.Менделеев разместил элементы в порядке возрастания атомных масс. Он использовал этот принцип, поскольку он проанализировал работы Дальтона по установлению связи между количественными и качественными свойствами веществ. Важнейшим из количественных свойств элементов в то время была атомная масса.
Но Менделеев не рассматривал свойства элементов лишь как функцию от атомной массы: таким критерием он считал диалектическую общность отношений важнейших качественных и количественных характерных признаков элементов. Такой материалистический диалектический анализ позволил Менделееву открыть периодический закон. Он считал, что свойства элементов и их соединений зависят от величины атомных масс элементов. Этот закон лег в основу созданной им системы элементов.
Создание периодической системы жлементов, последовательное применение периодического закона при изученииразличных веществ является главным отличием работ Менделеева по систематизации элементов от аналогичных работ других ученых. Доказывая генетические отношения между химическими элементами Менделеев писал: “До периодического закона простые тела представляли собой лишь отрывочные случайные явления природы”. Установление периодического закона исключило случайность в изучении химических элементов. Менделеев не только открыл закон и построил таблицу элементов, но и способствовал устранению пробелов в таблице и улучшению ее.
Так, в 1871 г. Менделеев существенно уточнил атомные массы трети известных элементов. Никто из соавторов закона, как стали впоследствии называть, например, Шанкартуа, Ньюлендса, Л. Мейера, не мог на основании имеющихся данных получить подобные результаты. Более того, они даже ставили под сомнение закономерный характер периодического изменения свойств элементов, сволочи буржуйские. Но Менделеев был твердо уверен, что он открыл закон природы. Он писал: “Законы природы исключений не терпят и этим явно отличаются от правил… Надобно что-либо одно — либо считать периодический закон верным до конца, либо отвергнуть его”.
Уже в работе 1869 года обнаружилось стремление Менделеева прогнозировать дальнейшее направление изучения периодичности, когда он писал: “Должно ожидать открытий еще многих неизвестных тел, например сходных с Al или Si с атомной массой”.
Позднее Менделеев уточнил эти предсказания и писал, например, что экасилиций не может быть получен из EsO2 или EsK2F2 при действии натрия. Водяной пар должен трудно разлагаться этим элементом, на кислоты экасилиций должен действовать слабо, но сильнее, чем на основания. На людей экасицилий оказывает необратимые воздействия: выпадают волосы, кожа сморщивается, все тело покрывается прыщами, люди начинают бегать и орать: “Хочу сырого мяса”.
В 1886 году немец Клеменс Винклер открыл германий, свойства которого прекрасно совпадали со свойствами предсказанного Менделеевым экасилиция. Это открытие, а также открытие галлия в 1875 г., и стало подтверждением периодического закона. В 1890 году заком получил всеобщее признание. Новые знания о структуре атома, полученные в начале XX столетия, уточнили периодический закон и позволили глубже понять его. А изобретение телеграфных карточек к этому закону не имеет никакого отношения, но значительно усложняет жизнь несчастным русским студентам при набивании текстов.
С открытием закона химическая теория получила относительное завершение. Во время классической химии основополагающими были три закона: закон сохранения массы, закон постоянных отношений элементов в веществах и закон Авогадро. Во второй половине ХIХ столетия химическая теория обогатилась еще 2-мя термодинамическими закономерностями: учением о строении органических соединений и периодическим законом. Это позволило тупым химикам глубже понять смысл процессов, сформулировать более точные представления о протекании реакций. Научное рассмотрение производственных процессов превратило химию в непосредственно производительную силу. Такому развитию химия в немалой степени обязана Менделееву, Мейеру и А. Задорожному, который сумел-таки за одну (!) ночь набить 6 страниц печатного текста, внося огромный вклад в развитие химии как науки.
Тем не менее Менделеев не смог отказаться от устаревших представлений о природе атомов и элементов, он скептически относился к новым воззрениям на природу радиоактивности и электронным теориям. Но открытый им периодический закон, все более обогащаясь и углубляясь, способствовал победе прогрессивных взглядов в химии и физике, и способствовал избранию Б.Н. Ельцина президентом РФ в 1991 г.
В 1955 году был синтезирован элемент с атомным весом 101, названный менделеем.
Так были увековечены заслуги Менделеева — создателя периодической системы, позволившей предсказать свойства неизвестных элементов и создать предпосылки для открытия трансурановых элементов, к которым принадлежит менделей.
Использованные ресурсы:
К.Хайтинг, “Биографии великих химиков”, Мир, 1981.
Приблизительно 3.4 часа работы Задорожного Александра.
10 листочков бумаги, использованных в качестве закладок.
Телефонная карточка, для ухудшения перелистоваемости страниц, что значительно подпортило жисть уже упомянотому Задорожному Александру.
Дискета TDK, MF-2HD, for IBM/Dos, already formatted.
ВНИМАНИЕ!
Р.S. На меня иногда находило веселое настроение: перед распечатыванием убедительно рекомендую прочитать все, что я там набил.
(Особенно последние пара страниц)
www.ronl.ru
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ S -БЛОКА
К s-элементам относятся две группы Периодической системы: IА и IIА.
В группу IА входят 8 элементов: литий, калий, натрий, рубидий, цезий, франций, водород, гелий. В группу IIА входят 6 элементов: бериллий, магний, кальций, стронций, барий, радий.
Общим является застраивание в их атомах электронами s-подуровня внешнего энергетического уровня. (Т.Е. говорим о «семействе элементов». ВСПОМИНАЕМ: «семейство элементов» определяется тем, какой подуровень заполняется электронами в последнюю очередь. )
Электронная формула внешней оболочки:
СРАВНЕНИЕ СВОЙСТВ ЭЛЕМЕНТОВ I А И II А (КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ) НА ПРИМЕРЕ Na , K И Mg , Ca
Общая характеристика элементов I А и II А
Элементные вещества — типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью и теплоповодимостью, химически весьма активны.
Как следует из электронных формул, элементы I А группы (Na , K ) имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s электрону. Элементы II А группы (Mg , Ca ) по 2 s электрона.
Химические свойства s элементов I А иII А групп сходны.
s-элементы I А иII А имеют относительно большие радиусы атомов и ионов.
s-элементы I А иII А групп легко отдают валентные электроны. Являются сильными восстановителями. С ростом радиуса атома в группах I А иII А ослабевает связь валентных электронов с ядром, следовательно s-элементы этих групп имеют низкие значения Еи и Еср. к ẽ. Все щелочные и щелочноземельные металлы имеют отрицательные стандартные окислительно-восстановительные потенциалы, большие по абсолютной величине. Что также характеризует их, как сильных восстановителей. Восстановительные свойства возрастают закономерно с увеличением радиуса атома. Восстановительная способность увеличивается по группе сверху вниз.
Для элементов II А группы характерна большая, чем для элементов I А группы способность к комплексообразованию.
s-элементы I А иII А образуют соединения с ионным типом связи.
Исключение составляет водород, для которого в соединениях даже с самыми электроотрицательными элементами характерна преимущественно ковалентная связь (например, фтороводород или вода). Частично ковалентный характер связи в соединениях имеет место у лития, бериллия и магния.
Сравнение свойств элементов I А и II А (комплексообразование, образование осадков) на примере Na , K и Mg , Ca
Атомы элементов I А группы имеют по одному валентному электрону на s подуровне внешнего энергетического уровня. Это обуславливает проявление степени окисления +1.
Все элементы I А группы сходны по свойствам, что объясняется однотипным строением не только внешней, валентной оболочки, но и предвнешней (исключение литий).
С ростом радиуса атома в группе I А ослабевает связь валентного электрона с ядром. Соответственно, уменьшается энергия ионизации атомов. Так как радиус атома калия больше, чем радиус атома натрия, то энергия ионизации калия меньше, чем у натрия.
В результате ионизации образуются катионы Э+, имеющие устойчивую конфигурацию благородных газов.
Химическая активность металлов I А группы возрастает закономерно с увеличением радиуса атома и уменьшением их способности к гидратированию (чем меньше способность к гидратированию, тем активнее металл).
Так как радиус атома калия больше, чем радиус атома натрия, то способность к гидратации для катиона калия будет ниже, чем для катиона натрия, а, следовательно, химическая активность катиона калия выше, чем у катиона натрия.
Вследствие незначительного поляризующего действия (устойчивая электронная структура, большие размеры, малый заряд ядра) комплексообразование для ионов щелочных металлов малохарактерно. Вместе с тем, они способны образовывать комплексные соединения с некоторыми биолигандами (КЧ для натрия и калия может принимать значения 4 и 6). Способность образовывать донорно-акцепторные связи с соответствующими лигандами едва намечается у натрия. У калия имеется значительная тенденция к использованию имеющихся в атоме вакантных d-орбиталей.
Например, образование комплексов калия с антибиотиком валиномицином. Валиномицин образует с калием прочные комплексы, связывание этого антибиотика с натрием очень незначительно.
Большинство солей щелочных металлов хорошо растворимы в воде (исключение составляют некоторые соли лития).
Атомы элементов II А группы имеют по два валентных электрона на s подуровне внешнего энергетического уровня.
В нормальном состоянии у атомов этих элементов нет неспаренных электронов, но при переходе атомов в возбужденное состояние один из s валентных электронов переходит на р -подуровень. Это обуславливает проявление степени окисления +2.
Степени окисления больше +2 элементы II А группы не проявляют.
Несмотря на то, что число валентных s электронов у атомов II А группы одинаково, свойства магния и кальция отличаются друг от друга.
Это связанно с тем, что в атоме кальция, в отличие от атома магния, имеются свободные d-орбитали, близкие по энергии к ns орбиталям.
Магний и кальций существенно различаются размерами атомов и ионов:
· металлический радиус атома Mg = 160 пм;
· металлический радиус атома Ca = 197 пм.
· кристаллический радиус иона Mg2+ = 74 пм;
· кристаллический радиус иона Ca2+ = 104 пм..
Больший размер иона кальция обусловливает и более высокое координационное число этого иона – КЧ (Ca2+ ) 6, 8, тогда как КЧ (Mg2+ ) – 6. Прочность комплексных соединений уменьшается по мере увеличения радиуса атома, следовательно, комплексные соединения магния будут более прочными, чем комплексные соединения кальция. Ион Mg2+ образует шестикоординационные соединения регулярной структуры. Ca2+ образует несимметричные комплексы. Кальций предпочтительно координируется с атомами кислорода, магний – с атомами азота.
Многие соли щелочноземельных металлов малорастворимы в воде (малорастворимы CaF2, MgF2; практически не растворимы фосфаты кальция и магния). Причем с ростом порядкового номера растворимость солей снижается.
Такой характер изменения растворимости солей играет важную роль в биологическом действии катионов этой группы. Уменьшение растворимости кальция фосфата и карбоната по сравнению с фосфатами и карбонатами магния является, по видимому, одной из причин формирования скелета всех живых организмов именно из этих соединений кальция.
В живых организмах из ионов кальция и фосфат-ионов образовался кристаллический минерал ГИДРОКСИЛАПАТИТ – Ca10 (PO4 )6 (OH)2 – основное вещество костной и зубной ткани. Магний является макроэлементом, но лучшая растворимость магния фосфата Mg3 (PO4 )2 и основного карбоната Mg(OH)2 )*4MgCO3 *h3 O объясняет тот факт, что его соединения не сыграли значительной роли в построении скелета.
Биологическая роль натрия, калия, кальция и магния
Вследствие очень легкой окисляемости щелочные металлы встречаются в природе исключительно в виде соединений.
По содержанию в организме человека натрий (0,08%) и калий (0,23%) относятся к макроэлементам, литий, рубидий и цезий – к микроэлементам.
Натрий и калий относятся к жизненно необходимым элементам, постоянно содержатся в организме, участвуют в обмене веществ.
Натрий
Содержание натрия в организме человека массой 70 кг – около 60 г: 44% — во внеклеточной жидкости, 9% — во внутриклеточной. Остальное количество натрия находится в костной ткани – место депонирования иона Na+ в организме.
В организме человека натрий находится в виде его растворимых солей: хлорида, фосфата, гидрокарбоната.
Распределен по всему организму:
в сыворотке крови,
в спинномозговой жидкости,
в глазной жидкости,
в пищеварительных соках,
в желчи,
в почках,
в коже,
в костной ткани,
в легких,
в мозге.
Натрий является основным внеклеточным ионом. Концентрация ионов Na+ внутри клетки примерно в 15 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости.
Ионы натрия играют важную роль в обеспечении постоянства внутренней среды человеческого организма, участвуют в поддержании постоянного осмотического давления биожидкости (осмотического гомеостаза).
В виде противоионов в соединениях с фосфорной кислотой (Na2 HPO4 + Nah3 PO4 ) органическими кислотами натрий обеспечивает кислотно-основное равновесие организма.
Ионы натрия участвуют в регуляции водного обмена и влияют на работу ферментов.
Вместе с ионами калия, магния, кальция, хлора ионы натрия участвуют в передаче нервных импульсов. При изменении содержания натрия в организме происходят нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой систем, гладких и скелетных мышц.
Натрия хлорид NaCl – основной источник соляной кислоты для желудочного сока.
Ионы натрия принимают участие в формировании разности потенциалов на мембране.
Препараты натрия, применяемые в медицине
Изотонический раствор – NaCl (0,9%) – для инъекций вводят подкожно, внутривенно и в клизмах при обезвоживании организма и при интоксикацях. Также применяют для промывания ран, глаз, слизистой оболочки глаза, также для растворения различных ЛП.
Гипертонические растворы — NaCl (3-5-10%) – применяют наружно в виде компрессов и примочек при лечении гнойных ран. По закону осмоса применение таких компрессов способствует отделению гноя из ран и плазмолизу бактерий (антимикробное действие).
2-5% р-р NaCl назначают внутрь для промывания желудка при отравлении AgNO3 .
Ag+(р) + Cl¯(р) → AgCl(т)
Натрия гидрокарбонат NaHCO 3 используют при заболеваниях, сопровождающихся ацидозом.
Механизм
NaHCO3 + RCOOH → h3 O + CO2 + RCOONa
RCOONa натриевые соли органических кислот в значительной мере выводятся с мочой, CO2 – покидает организм с выдыхаемым воздухом.
NaHCO3 также используют при повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки.
NaHCO3 + HCl → h3 O + NaCl + CO2
Имеет ряд побочных эффектов.
NaHCO3 применяют в виде полосканий, промывания при воспалительных заболеваниях глаз, слизистых оболочек верхних дыхательных путей. В результате гидролиза NaHCO3 водный раствор имеет слабощелочные свойства. При воздействии щелочи на микробные клетки происходит их гибель.
NaHCO3 + h3 O → NaOH + CO2 + h3 O
Натрия сульфат Na 2 SO 4 *10 H 2 O – применяют в качестве слабительного средства. Соль медленно всасывается из кишечника, что приводит к поддержанию повышенного осмотического давления в полости кишечника. В результате осмоса происходит накопление воды в кишечнике, содержимое его разжижается, сокращения кишечника усиливаются и каловые массы быстрее выводятся.
Натрия тетраборат Na 2 B 4 O 7 *10 H 2 O – применяется наружно как антисептическое средство для полосканий, спринцеваний, смазываний. Антисептическое действие аналогично NaHCO3, связано со щелочной реакцией среды в результате гидролиза.
Na2 B4 O7 + 7h3 O → 2NaOH + 4h4 BO3
Радиоактивный изотоп 24 Na в качестве метки применяют для определения скорости кровотока, используют для лечения некоторых форм лейкемии.
Калий
Содержание калия в организме человека массой 70 кг – около 160 г.: 2% — во внеклеточной жидкости, 98% — во внутриклеточной.
В организме человека калий находится:
в крови,
в почках,
в сердце,
в костной ткани,
в сердце,
в мозге.
Калий является основным внутриклеточным ионом. Концентрация ионов К+ внутри клетки примерно в 35 раз больше, чем во внеклеточной жидкости.Ионы калия играют важную роль в физиологических процессах – сокращении мышц, нормальном функционировании сердца, проведении нервных импульсов, обменных реакциях. Являются важными активаторами внутриклеточных ферментов.
Действие Na +, К+-АТФазы и возникновение разности потенциалов на клеточных мембранах
Многие важные биологические процессы осуществляются только при условии различного ионного и молекулярного состава внутри клеток и во внеклеточной жидкости. Концентрация ионов К+ внутри клетки примерно в 35 раз больше, чем во внеклеточной жидкости, концентрация ионов Na+ внутри клетки примерно в 15 раз меньше, чем во внеклеточной жидкости. Чтобы поддерживать такое распределение ионы калия должны перемещаться из внешней среды внутрь клетки, а ионы натрия – наоборот, поступать из клетки во внеклеточное пространство. Т.е. должен осуществляться перенос ионов из области с более низкой концентрацией в область с более высокой концентрацией. Самопроизвольно такой процесс протекать не может. Нормальное распределение ионов натрия и калия обеспечивается работой натрий-калиевых насосов. Работа этих насосов по переносу ионов против градиента концентрации и по поддержанию этого градиента требует большой затраты энергии, следовательно, сопровождается макроэргической реакцией гидролиза АТФ.
За счет энергии гидролиза одной молекулы АТФ три иона Na+ выводятся из клетки, а два иона К+ — поступают в клетку. В итоге на мембране клетки возникает разность потенциалов: наружная поверхность мембраны заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно.
Рисунок на доске
Магний
Формально относится к макроэлементам. Общее содержание в организме 0,027% (около 20 г). В наибольшей степени магний концентрируется в дентине и эмали зубов, костной ткани. Накапливается в
поджелудочной железе,
скелетных мышцах,
почках,
мозге,
печени и сердце.
Является внутриклеточным катионом. Концентрация ионов Mg2+ внутри клеток примерно в 2,5-3 раза выше, чем во внеклеточной жидкости.
Во внутриклеточной жидкости АТФ и АДФ присутствуют, в основном, в виде комплексов MgАТФ2- и MgАДФ2- .
Рисунок на доске
Во многих ферментативных реакциях активной формой АТФ является комплекс MgАТФ2- .
Препараты магния, применяемые в медицине
MgO магния оксид – применяют в качестве антацидного средства при повышенной кислотности желудочного сока.
MgO + HCl → h3 O + MgCl2
MgCl2 – обладает легким послябляющим эффектом.
MgO магния оксид (85%) и магния пероксид MgO 2 (15%) «магний перекись». Применяют при кишечных расстройствах.
MgSO 4 *7 H 2 O магния сульфат (горькая соль) – в зависимости от дозы может обладать седативным, снотворным или наркотическим эффектом. Применяют и как слабительное.
В качестве адсорбирующего и обволакивающего средства применяют тальк силикатное производное Mg2+ — 2 MgSiO3 * Mg(HSiO3 )2 .
Кальций
Относится к макроэлементам. Общее содержание в организме – 1,4%.
Содержится в каждой клетке человеческого организма. Основная масса – в костной и зубной тканях. В костях и зубах взрослого человека около 1 г кальция находится в виде нерастворимого кристаллического минерала ГИДРОКСИЛАПАТИТА – Ca 10 ( PO 4 )6 ( OH )2 . Ионы кальция принимают активное участие в передаче нервных импульсов, сокращении мышц, регулировании работы сердечной мышцы, механизмах свертывания крови.
Препараты кальция, применяемые в медицине
Кальция хлорид CaCl 2 – при отравлении солями магния, также оксалат- и фторид- ионами. Применение препарата в первом случае основано на взаимозамещаемости ионов кальция и магния в организме, во втором – на образовании нетоксичных малорастворимых соединений.
Кальция карбонат CaCO 3 – обладает антацидным и адсорбирующим действием, назначают внутрь при повышенной кислотности желудочного сока.
Кальция сульфат CaSO 4 *1/2 H 2 O – жженый гипс. Применяют для приготовления гипсовых повязок при переломах.
Химическое сходство и биологический антагонизм натрия, калия, кальция и магния
Сходство электронного строения ионов щелочных (натрий и калий) и щелочноземельных (магний и кальций) металлов и различия физико-химических характеристик определяет их действия на биологические процессы.
Натрий и калий являются антагонистами. В ряде случаев близость многих физико-химических свойств обусловливает их взаимозамещение в живых организмах. Например, при увеличении количества натрия в организме усиливается выведение калия почками, наступает гипокалиемия.
Магний и кальций являются антагонистами. Ионы кальция подавляют активность многих ферментов, активизируемых ионами магния. Антагонизм ионов кальция и магния проявляется еще и в том, что ион кальция является внеклеточным ионом. При длительном поступлении в организм избыточных количеств солей магния наблюдается усиленное выделение кальция из костной ткани.
www.ronl.ru
.
Теоретические представления о химических явлениях рассматривались в курсе философии в свете общих представлений о возникновении и исчезновении веществ. Эксперементальной же работой в области химии занимались многочисленные аптекари и алхимики. Последние, делая опыты по “трасмутации” металлов, не только открывали новые способы получения различных веществ, но и развивали натурфилософские учения древнегреческих философов Аристотеля, Эмпедокла, Левкиппа, Демокрита. Согласно этим учениям, все вещества в природе состоят из более простых частей, называемых элементами. Такими элементами по Левкиппу и Демокриту были атомы — мельчайшие частицы бескачественной первичной материи, различной только по величене и форме.
В эпоху эллинизма возникло учение о “трансмутации” (превращении), согласно которому можно, изменяя сочетание элементов, получать вещества с иными свойствами. Это учение было развито Парацельсом. Подобно алхимикам, Парацельс исходил из представления, что все вещества состоят из элементов, способных соединяться друг с другом. При разложении веществ элементы разъединяются. Но в отличии от алхимиков Парацельс подчеркнул вещественный характер трех начал: “серы” — начала горючести, “ртуть” — начала липучести, “соли” — начала огнепостоянства.
Учение о ртути, сере и соли как начала, образующих все тела, содержится в сочинениях неизвестного автора, труды которого появлялись под псевдонимом “Василий Валентин”, и получили большое распространение в 16 веке. Доказательства этого учения Парацельс видел в горении древесины. Он писал: “ Чтобы испытать это, возьми сначала дерево: это будет тело. Сожги его, тогда то, что будет гореть, — это сера, то, что будет дымить, — меркурий ( ртуть), а то, что останется золой, — соль”.
Считая, что каждый из четырех элементов Аристотеля должен состоять из этих трех начал, Парацельс писал: “ Каждый элемент состоит из трех начал: ртути, серы и соли.”
Роберт Боиль
Боиль жил в эпоху великих общественных и духовных преобразований. Однако несмотря на сильные религиозные тенденции, Бойль научными работами расчистил путь механистическому материализму в естествознании. На основании экспериментальных результатов Бойль в первую очередь выступил против учения о трех началах и четырех элементах как основе всех веществ. По его мнению, элементом следует считать вещество, которое не имеет составных частей и не может быть разложено. Этот критерий Бойль принял для определения химического элемента в значительной мере потому, что в то время считалось, что вещества, не изменяющиеся при обжиге можно назвать элементами.
Бойль доказал также, что вещества, которые он анализировал, вовсе не распадаются на три или четыре более простых вещества, как, например, золото или стекло. Из некоторых веществ могут выделяться простые “тела” в количестве, большем чем три или четыри, причем их химические свойства такие же, как у элементов.
Михаил Васильевич Ломоносов.
Он принадлежит к числу первых ученых, изучивших количественно химические процессы при помощи взвешивания.
Ломоносов обратил внимание на увеличение веса металлов после обжигания на воздухе. Он считал сомнительным вывод Бойля о том, что это увеличение веса вызвано присоединением “тепловых материй”. Уже в 1744 году Ломоносов писал: “если бы теплотворная материя приставала к известям, то сами извести, вынутые из огня, оставались бы горячими. Следовательно, эта материя либо к ним не пристает, либо пристающая материя — не теплотворная”. В 1748 году он писал Эйлеру:”… нет никакого сомнения, что частицы из воздуха, непрерывно текущего на кальцинируемое тело, смешиваются с последним и увеличивают его вес”.
Антуан Лоран Лавуазье.
Вслед за Ломоносовым Лавуазье пришел к выводу, что такое увеличение массы металлов должно быть связано с поглощением воздуха. Лавуазье в 1787 году предложил новую рациональную номенклотуру химических соединений, созданную им вместе со знаменитыми французскими химиками К. Бертолле, А. Фуркруа и Л. Гитоном де Морво. В докладе Парижской Академии наук Авторы подчеркивали:”В соответствии с предложенной нами программой мы обратили особое внимание на наименования простых тел, поскольку названия сложных тел должны получаться из названия простых.” В своей новой химической системе Лавуазье впервые разделил вещества на химические элементы (среди которых он выделил металлы и неметаллы, а также два “невесомых флюида” -свет и теплород и, кроме того, так называемые “земли”: известь CaO, магнезит MgO, барит BaO, глинозем Al2O3, кремнезем SiO2.Лавуазье подозревал сложность состава этих веществ, но в то время они еще не были разложены, и поэтому ученый причислял их к элементам.) и химические соединения. Таким образом, Лавуазье систематизировал совокупность химических знаний в рамках созданной им общей теории.
Джон Дальтон.
Дальтон развил в своих исследованиях представления Ньютона, изложенные в его работе “Математические начала натуральной философии”, опубликованной в 1687 году. Ньютон показал, что газ состоит из мельчайших материальных частичек, силы отталкивания между которыми растут пропорционально уменьшению расстояния между ними. Дальтон считал, что отталкивание происходит только между частицами определенного вида газа, в то время как частицы других видов газов не должны отталкиваться.
Дальтон показал, что эти мельчайшие частицы растворяются не только в фазе, где существуют два газа, но и в системе, образованной газом и жидкостью. Растворимость различных газов в воде он объяснял таким образом:”Эта разница тесно связана с тяжестью, весом и числом мельчайших частиц в различных газах. Подвижность более легких и меньших по размерам частиц падает. Рассмотрение роли относительной тяжести мельчайших частичек тел, насколько я знаю, является совершенно новым предметом исследования. Я начал недавно эти работы и достиг некоторых успехов .”
Результаты своих определений весов мельчайших частиц Дальтон обобщил в 1803 году в таблице, озаглавленной “Соотношения весов мельчайших частиц газообразных и других тел”. Приняв за еденицу атомную массу водорода, Дальтон определил относительные атомные массы азота (4), углерода (4,5), кислорода (5,66), серы (17), воды (6,66) и других веществ.
Дальтон пользовался атомной теорией как основой для новой химической символики.
Хотя сделанные Дальтоном определения атомных весов были недостаточно точными, разработанная английским ученым атомистическая теория внесла в химию первые ясные представления о строении элементов и их соединений и позволила количественно объяснить и предвидеть химические явления, отчетливо показала важность теоретических построений для развития экспериментальных химических исследованний. Большинство химиков тотчас восприняли основные положения теории Дальтона и стали развивать их.
Йенс Якоб Берцелиус.
Особенно большое значение имели работы шведского химика Берцелиуса, который дал более точные определения атомных масс. Уже до Берцелиуса Дальтон пользовался атомной теорией для новой химической символики. Дальтон отбросил использующиеся в то время химические знаки, которые не отражали количественного состава соединений, и предложил для каждого элемента символ, обозначающий его атом. Состав соединения он изображал соположением символов атомов, из которых оно состоит. Однако, формулы, предложенные Дальтоном, не всегда давали представление об истинном числе атомов, образующих соединение: количественный элементарный анализ позволял ученому лишь судить об относительных массах элементов, входящих в состав соединения. Атомистическая теория Дальтона показала важность теоретических построений для развития экспериментальных химических исследований.
Берцелиус с большим успехом применил закон Гей-Люссака для определения состава и количественных характеристик многих элементов и соединений. Со времени публикации своих первых работ Берцелиус поддерживал тесные личные связи с химиками во многих странах, что помогало ему создать четкое представление о мировом уровне разработки научных проблем.
Наиболее важным вкладом Берцелиуса в развитие химии являются разработка атомистической теории Дальтона и подтверждение законов постоянных и кратных отношений фундаментально проведенными анализами: анализу были подвергнуты 2000 соединений, образованных 43 элементами. Результатом работ было усовершенствование старых и создание новых методов анализа, изобретение новых приборов, развитие техники лабораторных работ.
Одним из наиболее значительных научных достижений Берцелиуса было создание им таблицы атомных масс. Существенную помощь при этом ему оказал закон объемных отношений газов, установленный Гей-Люссаком. Значение этого закона Берцелиус понял сразу же после ознакомления с работой французского ученого, относящейся к 1808.
Первую таблицу атомных масс Берцелиус опубликовал в 1814 году. В отличии от Дальтона Берцелиус принял за основу для расчетов атомную массу кислорода., а не водорода. Атомную массу шведский ученый принял равной 100. Ж. С. Стас впоследствии пересчитал атомные массы элементов, приняв атомную массу кислорода равной 16. С 1818 г. по 1826 г. Берцелиус несколько раз исправлял значения атомных масс, используя открытые в 1819 г. Законы изоморфизма Мичерлиха и атомных теплоемкостей Дюлонга и А.Пти.
В результате этих исследований Берцелиус значительно уточнил величины атомных величин, определенные Дальтоном. Тем самым были созданы предпосылки систематизации элементов на основе их атомных масс. Эти тщательно выполненные исследования позволили Берцелиусу сделать атомистическую модель основой химии.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðàáîòû, поведенные во второй половине 19 — начале 19 вв. Б.Франклином, Л.Гальвани, А.Вольтой и другими исследователями, привлекли внимание естествоиспытателей и филисофов к электрическим процессам. Результаты этих работ и выводы из них побудили Берцелиуса к разработке электрохимической теории. Приняв за основу электрохимические положения Дэви, Берцелиус считал причиной соединения элементов в определенном отношении электрическую полярность атомов. Учение об электричестве похволило дать простое объяснение природе, например, такого распространенного в химии явления, как образования солей. Оказалось, что с суть этого явления заключается во взаимной нейтрализации положительных и отрицательных зарядов мельчайших частичек вещества. На основе разработанной им теории Берцелиус сделал принципиально важный вывод: все химические элементы состоят из отрицательных и положительных веществ. Созданная на основе этих представлений дуалистическая модель явилась попыткой рассмотреть химическое родство как стремление к уравниванию различных электрических полярностей атомов или их групп. Тем самым развивались представления Дэви, что существует определенная причинная обусловленность явлений химического сходства и электрических процессов. Однако, ограниченность дуалистических процессов мешала химикам понять механизм превращений, протекающих иначе, чем образование солей. Так, электрохимическая теория Берцелиуса затруднила признание гипотезы Авогадро, имеющей большую область применения в химии. При помощи дуалистических представлений нельзя было объяснить многоатомность молекул газообразных простых веществ.
Существенное значение для превращения химии в точную науку имело усовершенствование Берцелиусом химической номенклатуры и создание им символики, близкой к современным обозначениям элементов и их соединений. Она заменила символику Дальтона, в которой чувствовалось влияние алхимических знаков. Для обозначения химических элементов Берцелиус предложил применять начальные буквы их латинских названий.
Исходя из своей электромеханической теории Берцелиус предложил принцип наименования соединений, состоящих из положительных элементов и отрицательных частей. Например, сульфат меди он рассматривал как сернокислый оксид меди (CuO SO3). В своей химической символике Берцелиус хотел отобразить соотношение элементов в соединениях. Уже в 1815г. он объяснил, что произведенные им формулы должны также “облегчать выражение отношений в химических соединениях… чтобы можно было бы однозначно отобразить относительные массы соединяющих частиц в каждом теле. Если мы будем знать массу элементарной частицы, эти формулы… должны нам позволитьь выразить результаты количественного анализа таким же простым и легким для изображения способом, как это позволяют делать алгебраические формулы в механике.
Созданный Берцелиусом “химический язык” позволил простым и наглядным способом сопоставить особенности химических явлений с составом взаимодействующих молекул. Тем самым этот “язык” в значительной мере способствовал взаимопониманию химиков разных стран и укреплению их научных контактов.
В результате своих работ Берцелиус открыл несколько новых элементов. Так, вместе с Хизингером Берцелиус открыл элемент церий, который тогда же независимо от шведских ученых обнаружил Клапрот. Берцелиус выделил из шлака свинцовых камер неизвестный доселе элемент — селен. Берцелиус открыл в минерале, найденном в Норвегии, элемент торий. Вместе со своим учеником Н.Г.Сефстерёмом Берцелиус обнаружил новый элемент ванадий. Впоследствии Берцелиусу удалось получить элементы, оксиды которых уже были известны: кремний, цирконий, титан, тантал.
Будучи одним из лучших знатоков химии своего времени Берцелиус объяснил с единой точки зрения многие факты и понятия, ранее казавшиеся не связанными друг с другом. Так, даже горные породы и минералы ы подаренной ему коллекции Берцелиус расположил не в соответствии с общепринятой тогда кристаллографической систематизацией Р.Ж.Аюи, а по их химическому составу.
Создание новых основных понятий, таких, как изомерия и полимерия, значительное совершенствование химической символики и номенклатуры, обширная литературная деятельность Берцелиуса, несмотря на то, что он упорно придерживался дуалистических электрохимических представлений, оказала существенное влияние на развитие современной химии.
Иоганн Вольфганг Дёберейнер
Деберейнер изучал химические явления с точки зрения материалистических позиций, исходя из положений атомистической теории. Методологической основой своих работ немецкий химик избрал теорию познания философа Фрэнсиса Бэкона, которого Карл Маркс называл “подлинным родоначальником английского материализма и всей современной экспериментальной науки”.
После того, как И.Б.Рихтер в 1792г. потерпел неудачу в систематезации элементов, лишь Деберейнеу удалось в 1817 и 1829 гг. Установить закономерностиизменения свойств элементов. В первые тридцать лет XIX в. Было открыто значительное число химических элементов. В товремя, когда Деберейнер стал профессором Йенского университета, было известно уже более 40 химических элементов и гораздо больше химических соединений. После того, как Лавуазье разработал кислородную теорию, вещества стали классифицировать по их характерным качественным признакам. После признания теории Дальтона появилась возможность посмотреть также количественные отношения элементов.
Эти работы создали предпосылки для изучения характера связи между свойствами различных химических элементов. Так, стремление Деберейнера изучить принципы систематезации химических элементов отвечало насущным проблемам химии того времени.
Деберейнер сгруппировал многие элементы и соединения различных классов по их аналогичным свойствам, разделив их на группы по 3 члена. Немецкий ученый распределил элементы по “триадам”, в которых разности 2-х химических элементов примерно постоянны и равны. В своих превых работах автор опирался на изучение плотностей и атомных масс щелочноземельных металлов и в 1817г. составил превую триаду: калий стронций, барий.Получив поддержку Берцелиуса Деберейнер распространил этот принцим и на другие элементы.
Деберейнер стремился решать вопросы не путем отвлеченных рассуждений, а на основании сопоставления атомных масс, для чего ребовались обширные экспериментальные работы.
Работы Деберейнера по систематизации элементов вначале не привлекали к себе достаточного внимания ученых.
Особенной заслугой Деберейнера было то, что он первым обнаружил количественные отношения свойств химически близких элементов. Эти работы подготовили почву для создания Д.И.Менделеевым и Л.Мейером периодической системы элементов.
Эйльгард Мичерлих.
В своих экспериментальных работах Э.Мичерлих обращал собое внимание на точность измерений, взвешивания и определения плотности веществ. Для более точных экспериментов он разработал необходимые приборы. Так, по эскизу Мичерлиха в мастерской при лаборатории был изготовлен говнометр. За 45 лет нучной деятельности Мичерлих провел исследования в различных областях естествознания. Им были выполнены физико-химические работы, исследования по неорганической химии, органической химии, в области физиологии, а также геологии.
Значительным событием в развитии химии было открытие Мичерлихом явления изоморфизма. Исследуя фосфаты и арсенаты, Мичерлих обнаружил, что “вещества различной химической природы во многих случаях могут обнаруживать одинаковые или блтзкие кристаллические формы”. На основании последующих исследований, Мичерлих пришел к выводу, что: “Равному числу атомов, если они соединены одинаковым образом, присущи одинаковые кристаллические формы, эта кристаллическая форма определяется не только природой атомов, но и также их число и способом соединения”.
Согласно закону, установленному Мичерлихом, образование смешанных кристаллов (изоморфных смесей) двумя соединениями возможно лишь тогда, когда они имеют аналогичный состав. И наоборот, из существования изоморфизма можно сказать, что закристаллизировавшиеся вместе вещества аналогичны по составу. Поскольку массы изоморфных соединений, образованных из элементов, относятся как атомные массы образовавших их элементов, Мичерлих создал способ определения истинных значений атомных масс из данных анализа веществ. Благодаря этому закону удалось с максимальной точностью установить атомные массы веществ.
Исследовательская и преподавательская деятельность Мичерлиха в первой половине XIX века заложила фундамент для быстрого развития химии, делавшей в то время только первые робкие шаги.
Лотар Мейер.
Попытки систематезации многочисленных известных элементов и соединений, начатые Деберейнером, продолжили многие известные химики. Б.Шанкартуа расположил элементы в порядке возрастающих атомных масс по винтовой линии на поверзности циллиндра. В 1857г. У.Олдинг опубликовал таблицу, в которой элементы также были расположены по возрастанию их атомных масс. В 1863-1865гг. Дж. Ньюлендс попытался установить закономерность взаимного расположения атомов, и на этой основе опубликовал таблицу элементов.
Решающий вопрос в создании системы элементов был достигнут в 1869-1870 гг., когда Менделеев и Лотар Мейер независимо друг от друга опубликовали таблицу химических элементов. Так была решена проблема систематизации элементов.
В 1860 г. Лотар Мейер принял участие в конгрессе химиков в Карлсруэ, накотором обсуждались дефиниции — определения основных понятий химии. Ведущим докладчиком, защищавшим важнейшие положения атомно-молекулярной теории, был итальянский химик С.Канниццаро. ОН наглядно показал различие между “атомной массой” и “массой эквивалентом”, между понятиями атом и молекула и упорно защишал теорию Авогадро: в равных объемах различных идеальных газов сдержится одинаковое число молекул. Хотя это положение было сформулированно в 1811 году, но даже в 1860 многие ученые относились к нему скептически. Изучив работы Авогадро Канницциаро смог исправить основные противоречия. На Лотара Мейера положения Канницциаро произвели боьшое впечатления, он писал: “… с глаз моих спала пелена, исчезли все сомнения. Взамен появилось чувство спокойной уверенности”.
В это время Мейер занимался главным образом вопросами о структуре вещества. Тем самым Мейер способствовал систематезации элементов.
В 1870г. появилась статья Мейера “О соотношении свойств с атомным весом элементов”. Основанием для проведения Мейером систематезации элементов явилось предположение об отношении между атомными массами и атомными объемами, которые он изобразил в виде кривой, где атомные объемы являются периодической функцией от атомных масс. В статье Мейер характеризовал эту зависимость: “Правильно определив различные атомные веса можно в этой схеме расположить все известные элементы”. Содержание этого отрывка показывает общность взглядов Мейера и Менделеева, хотя Мейер был более осторожен в своей формулировке.
Мейер расположил на кривой лишь известные элементы, не применяясвоих результатов ни для исправления значений атомных масс, ни для предсказания еще не открытых элементов. Вмете с Карлом Зейбертом Мейер в 1883г. вновь расчитал атомные массы всех известных элементов. Мейер использовал результаты для систематезации элементов, однако, как и другие немецкие естествоиспытатели, Мейер не смог преодолеть ограниченности механистического материализма. Поэтому он не обнаружил закономерности и зависимости между составом и свойствами элементов. В отличии от Мейера Менделеев на основании своих представлений сделал основополагающие выводы и прогнозы.
Дмитрий Иванович Менделеев
Пребывание в Германии позволило Менделееву участвовать в уже ранее упоминавшемся конгрессе химиков в Карлструэ. На него, как и на Лотара Мейера, большое впечатление произвели работы Канницциаро. Позднее Менделеев использовал его еонцепцию как необходимую и основополагающую посылку для открытия периодического закона.
В 1869 году Менделеев опубликовал сообщения о систематезации известных тогда элементов. В статье “Соотношения свойств с атомным весом элементов” Менделеев впервые в истории естествознания привел систему элементов, которая оказала основополагающее влияние на дальнейшее развитие химии.Менделеев разместил элементы в порядке возрастания атомных масс. Он использовал этот принцип, поскольку он проанализировал работы Дальтона по установлению связи между количественными и качественными свойствами веществ. Важнейшим из количественных свойств элементов в то время была атомная масса.
Но Менделеев не рассматривал свойства элементов лишь как функцию от атомной массы: таким критерием он считал диалектическую общность отношений важнейших качественных и количественных характерных признаков элементов. Такой материалистический диалектический анализ позволил Менделееву открыть периодический закон. Он считал, что свойства элементов и их соединений зависят от величины атомных масс элементов. Этот закон лег в основу созданной им системы элементов.
Создание периодической системы жлементов, последовательное применение периодического закона при изученииразличных веществ является главным отличием работ Менделеева по систематизации элементов от аналогичных работ других ученых. Доказывая генетические отношения между химическими элементами Менделеев писал: “До периодического закона простые тела представляли собой лишь отрывочные случайные явления природы”. Установление периодического закона исключило случайность в изучении химических элементов. Менделеев не только открыл закон и построил таблицу элементов, но и способствовал устранению пробелов в таблице и улучшению ее.
Так, в 1871 г. Менделеев существенно уточнил атомные массы трети известных элементов. Никто из соавторов закона, как стали впоследствии называть, например, Шанкартуа, Ньюлендса, Л. Мейера, не мог на основании имеющихся данных получить подобные результаты. Более того, они даже ставили под сомнение закономерный характер периодического изменения свойств элементов, сволочи буржуйские. Но Менделеев был твердо уверен, что он открыл закон природы. Он писал: “Законы природы исключений не терпят и этим явно отличаются от правил… Надобно что-либо одно — либо считать периодический закон верным до конца, либо отвергнуть его”.
Уже в работе 1869 года обнаружилось стремление Менделеева прогнозировать дальнейшее направление изучения периодичности, когда он писал: “Должно ожидать открытий еще многих неизвестных тел, например сходных с Al или Si с атомной массой”.
Позднее Менделеев уточнил эти предсказания и писал, например, что экасилиций не может быть получен из EsO2 или EsK2F2 при действии натрия. Водяной пар должен трудно разлагаться этим элементом, на кислоты экасилиций должен действовать слабо, но сильнее, чем на основания. На людей экасицилий оказывает необратимые воздействия: выпадают волосы, кожа сморщивается, все тело покрывается прыщами, люди начинают бегать и орать: “Хочу сырого мяса”.
В 1886 году немец Клеменс Винклер открыл германий, свойства которого прекрасно совпадали со свойствами предсказанного Менделеевым экасилиция. Это открытие, а также открытие галлия в 1875 г., и стало подтверждением периодического закона. В 1890 году заком получил всеобщее признание. Новые знания о структуре атома, полученные в начале XX столетия, уточнили периодический закон и позволили глубже понять его. А изобретение телеграфных карточек к этому закону не имеет никакого отношения, но значительно усложняет жизнь несчастным русским студентам при набивании текстов.
С открытием закона химическая теория получила относительное завершение. Во время классической химии основополагающими были три закона: закон сохранения массы, закон постоянных отношений элементов в веществах и закон Авогадро. Во второй половине ХIХ столетия химическая теория обогатилась еще 2-мя термодинамическими закономерностями: учением о строении органических соединений и периодическим законом. Это позволило тупым химикам глубже понять смысл процессов, сформулировать более точные представления о протекании реакций. Научное рассмотрение производственных процессов превратило химию в непосредственно производительную силу. Такому развитию химия в немалой степени обязана Менделееву, Мейеру и А. Задорожному, который сумел-таки за одну (!) ночь набить 6 страниц печатного текста, внося огромный вклад в развитие химии как науки.
Тем не менее Менделеев не смог отказаться от устаревших представлений о природе атомов и элементов, он скептически относился к новым воззрениям на природу радиоактивности и электронным теориям. Но открытый им периодический закон, все более обогащаясь и углубляясь, способствовал победе прогрессивных взглядов в химии и физике, и способствовал избранию Б.Н. Ельцина президентом РФ в 1991 г.
В 1955 году был синтезирован элемент с атомным весом 101, названный менделеем.
Так были увековечены заслуги Менделеева — создателя периодической системы, позволившей предсказать свойства неизвестных элементов и создать предпосылки для открытия трансурановых элементов, к которым принадлежит менделей.
Использованные ресурсы:
К.Хайтинг, “Биографии великих химиков”, Мир, 1981.
Приблизительно 3.4 часа работы Задорожного Александра.
10 листочков бумаги, использованных в качестве закладок.
Телефонная карточка, для ухудшения перелистоваемости страниц, что значительно подпортило жисть уже упомянотому Задорожному Александру.
Дискета TDK, MF-2HD, for IBM/Dos, already formatted.
ВНИМАНИЕ!
Р.S. На меня иногда находило веселое настроение: перед распечатыванием убедительно рекомендую прочитать все, что я там набил.
(Особенно последние пара страниц)
www.ronl.ru
Муниципальная гимназия № 1
Реферат по химии.
Химические элементы в организме человека.
Выполнил ученик 10 А класса
Кривошапкин И.
Проверила, научный сотрудник, Уфинцева Т.С.
Г. Новосибирск 1999
Многие учёные считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определённую биологическую функцию. Достоверно установлена роль около 30 химических элементов, без которых организм человека не может нормально существовать. Эти элементы называют жизненно необходимыми.
Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические и 6%-на неорганическиевещества. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород и кислород, в их состав также входят азот, фосфор и сера. В неорганических веществах человека обязательно присутствуют 22 химических элемента:Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I, F, Se. Учёные договорились, что если массовая доля элемента в организме превышает 10-2 %, то его следует считать макроэлементом. Доля микроэлементов в организме человека 10-3 – 10-5 %.Если содержание элемента ниже 10-5 %, его считают ультрамикроэлементом.
Макроэлементы.
К макроэлементам относятся K, Na, Ca, Cl. Например, при весе человека 70 кг, в нём содержится (в граммах ): кальция – 1700, калия – 250, натрия– 70.
КАЛЬЦИЙ
Большое содержание кальция в организме человека объясняется тем, что он в значительном количестве содержится в костях в виде гидроксофосфат кальция –Ca10 (PO4 )6 (OH)2 и его суточное потребление составляет для взрослого человека 800-1200мг.
Концентрация ионов кальция в плазме крови поддерживается очень точно на уровне 9-11мг% и у здорового человека редко колеблется больше чем на 0,5мг% выше или нормального уровня, являясь одним из наиболее точно регулируемых факторов внутренней среды. Узкие границы, в пределах которых колеблется содержание кальция в крови, обусловлены взаимодействием двух гормонов – паратгормона и тирокальцитонина. Падение уровня кальция в крови приводит к усилению внутренней секреции околощитовидных желез, что сопровождается увеличением поступления кальция в кровь из его костных депо. Наоборот, повышение содержания этого электролита в крови угнетает выделение паратгормона и усиливает образование тирокальцитонина из парафолликулярных клеток щитовидной железы, в результате чего снижается количество кальция в крови. У человека при недостаточной внутрисекретрной функции околощитовидных желез развивается гипопаратериоз с падением уровня кальция в крови. Это вызывает резкое повышение возбудимости центральной нервной системы, что сопровождается приступами судорог и может привести к смерти. Гиперфункция околощитовидных желез вызывает увеличение содержания кальция в крови и уменьшение неорганического фосфата, что сопровождается разрушением костной ткани (остеопороз), слабостью в мышцах и болями в конечностях.
НАТРИЙ и КАЛИЙ
Жизненно необходимые элементы натрий и калий функционируют в паре. Надёжно установлено что скорость диффузии ионов Na, и K через мембрану в покое мала, разность их концентрации вне клетки и внутри должна была в конечном итоге выровняться, если бы в клетке не существовало специального механизма, который обеспечивает активное выведение («выкачивание») из протоплазмы проникающих в неё ионов натрия и введение («нагнетание») ионов калия. Этот механизм получил название натрий – калиевого насоса.
Для того чтобы сохранялась ионная асимметрия, натрий — калиевый насос должен выкачивать против градиента концентрации из клетки ионы натрия и нагнетать в неё ионы калия и, следовательно, совершать определённую работу.
Непосредственным источником энергии для работы насоса является расщепление богатых энергией фосфорных соединений – АТФ, которое происходит под влиянием фермента – аденозинтрифосфатазы, локализованной в мембране и активируемой ионами натрия и калия. Торможение активности этого фермента, вызываемое некоторыми веществами и приводит к нарушению работы насоса. Интересно, что по мере старения организма градиент концентрации ионов калия и натрия на границе клеток падает, а при наступление смерти выравнивается
Микроэлементы.
К ним относится отмеченный выше ряд 22 химических элементов, обязательно присутствующих в организме человека. Заметим, что большинство из них металлы, а из металлов основным является железо.
ЖЕЛЕЗО
Несмотря на то, что содержание железа в человеке массой 70кг не превышает 5г и суточное потребление 10 – 15мг, оно играет особую роль в жизни деятельности организма
Железо занимает совершенно особое место, так как на него не распространяется действие секреторной системы. Концентрация железа регулируется исключительно его поглощением, а не выделением. В организме взрослого человека около 65% всего железа содержится в гемоглобине и миоглобине, большая часть оставшегося запасается в специальных белках (ферритине и гемосидерине), и только очень небольшая часть находится в различных ферментах и системах транспорта.
Гемоглобин и миоглобин.
Гемоглобин выполняет в организме важную роль переносчика кислорода и принимает участие в транспорте углекислоты. Общее содержание гемоглобина равно 700г, а кровь взрослых людей содержит в среднем около 14 – 15%.
Гемоглобин представляет собой сложное химическое соединение (мол. вес. 68 800). Он состоит из белка глобина и четырёх молекул гема. Молекула гема, содержащая атом железа, обладает способностью присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа, к которому присоединяется кислород, не изменяется, т. е. железо остаётся двухвалентным.
Оксигемоглобин несколько отличается по цвету от гемоглобина, поэтому артериальная кровь, содержащая оксигемоглобин, имеет ярко — алый цвет. Притом тем более яркий, чем полнее произошло её насыщение кислородом. Венозная кровь, содержащая большое количество восстановленного гемоглобина, имеет тёмно – вишнёвый цвет.
Метгемоглобин является окислительным гемоглобином, при образование которого меняется валентность железа: двухвалентное железо, входящее в молекулу гемоглобина, превращается в трёх валентное. В случае большого накопление в организме метгемоглобина отдача кислорода тканям становится невозможной и наступает смерть от удушения.
Карбоксигемоглобин представляет собой соединение гемоглобина с угарным газом. Это соединение примерно в 150 – 300 раз прочнее, чем соединение гемоглобина с кислородом. Поэтому примесь даже 0,1% угарного газа во вдыхаемом воздухе ведёт к тому, что 80% гемоглобина оказываются связанными с окисью углерода и не присоединяют кислород, что является опасным для жизни.
Миоглобин. В скелетной и сердечной мышце находится миоглобин. Он способен связывать до 14% общего количества кислорода в организме. Это его свойство играет важную роль в снабжение кислородом работающих мышц. Если при сокращение мышцы кровеносные капилляры её сжимаются и кровоток в некоторых участках мышцы прекращается, в течение некоторого времени сохраняется снабжение мышечных волокон кислородом.
Трансферрин.
Трансферрин – класс железо связывающих молекул. Наиболее изученный- это трансферрин сыворотки – является транспортным белком, переносящим железо из обломков гемоглобина селезёнки и печени в костный мозг, где на специальных его участках вновь синтезируется гемоглобин. Весь сывороточный трансферрин, единовременно связывая только 4 мг железа, ежедневно переносит в костный мозг около 40мг железа – весьма существенное доказательство его эффективности как транспортного белка. Больные с генетически обусловленными нарушениями синтеза трансферрина страдают железодефицитной анемией, нарушениями иммунной системы и интоксикацией от избытка железа!
Трансферрин – это гликопротеин с молекулярной массой около 80 000. Он состоит из одной полипептидной цепи, свёрнутой так, что она образует два компактных участка, каждый из которых способен связывать по одному иону железа (III). Правда, связывание железа возможно лишь при связывание аниона. В отсутствие подходящего аниона катион железа не присоединяется к трансфферину. В большинстве случаев в природе для этого используется карбонат, хотя активировать центр связывание металла способны и другие анионы, например оксалат, малонат, и цитрат.
Высокая устойчивость комплекса железа с трансферрином делает его отличным переносчиком, но зато и выдвигает проблему высвобождения железа из комплекса. Многие из хороших хелатирующих агентов малопригодны в качестве посредников при высвобождение железа. Наиболее эффективным из них оказался пирофосфат. Принимая во внимание существенную роль в связывание железа с транферрином, было бы логически предложить, что удаление аниона должно лежать в основе любого механизма высвобождение железа, однако никакой корреляции между способностью замещать карбонат в трансферриновом комплексе и их эффективностью как посредника в освобождение железа не найдено. В транспортной системе микробов отдача ионов железа переносчиком вызывается восстановлением их до Fe (II), но, как достоверно установлено, из трансферрина железо высвобождается в виде Fe (III).
Ферритин.
В органах млекопитающих железо в основном запасается в двух формах – ферритине и гемосидерине. Гемосидерин изучен не достаточно хорошо и, возможно, является продуктом распада ферритина. Ферритин в настоящее время охарактеризован довольно полно. Это водо-растворимый белок, состоящий из 24 одинаковых субъединиц, которые составляют пустотелую сферическую оболочку. Во внутренней полости находится мицелярное ядро, содержание железа в котором примерно 57%. Мицела может содержать до 4500 атомов железа, если ферритин полностью насыщен железом (что не является обязательным). Белковую оболочку пронизывают шесть каналов, которые служат для приёма и отдачи железа.
Приём железа происходит при каталитическом окислении аппоферритином Fe (II) в Fe (III), а высвобождение – при восстановление Fe (II) восстановленными флавинами. В большинстве клеток синтез ферритина значительно ускоряется в присутствии железа; в клетках печени крыс синтез субъединиц проходит за 2 – 3 мин.
МЕДЬ
Недостаток в организме меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Кроме того, считают, что дефицит меди служит одной из причин раковых заболеваний. В некоторых случаях поражение легких раком у людей пожилого возраста врачи связывают с возрастным понижением меди в организме. Многое известно и о транспорте меди в организме. Значительная часть меди находится в форме церулоплазмина. Содержание меди в организме варьируется от 100 до 150 мг с наибольшей концентрацией в стволе мозга. Большой расход меди ведёт к дефициту и неблагоприятен для человека. Прогрессирующие заболевание мозга у детей (синдром Менкеса) связано с дефицитом меди, так как при этом заболевание не хватает медьсодержащего фермента. Некоторые улучшения в состоянии этих больных было получено при введение меди. Избыточное количество меди в организме также неблагоприятно и ведет к развитию тяжелых заболеваний. При болезни Вильсона содержание меди увеличивается практически в 100 раз по сравнению с нормой. Медь обнаруживается во многих тканях, но особенно её много в печени, почках и мозге. Её можно увидеть на роговице в виде коричневых или зелёных кругов. В настоящие время установлено, что первоначально избыточные концентрации меди возникают в печени, затем в нервной системе, проявление расстройства этих органов наступают в том же порядке. Симптомы болезни Вильсона включают цирроз печен, нарушение координации, сильный тремор, прогрессирующие разрушение зубов. Степень выраженности симптомов зависит от количества содержание меди. Уменьшение клинической симптоматики может быть достигнуто использованием хелатирующих агентов, выводящих излишки запасов меди. Сам факт исчезновение симптомов после подобной терапии означает, что разрушение мозга является больше биологическим процессом, нежели структурным.
Несмотря на генетически зависимую природу заболевания, отложение меди в тканях наблюдается не всегда. Медь откладывается в определённые медь протеины печени, при болезни Вильсона происходит нарушение в синтезе апоцерулоплазмина таким образом, что медь не может связываться с этими белками и начинает откладываться в других местах. Понятно, что это не может служить единственным объяснением, так как у ряда пациентов уровень церулоплазмина понижен незначительно. Кроме того, в больших количествах медь обнаруживается в печени новорождённых, причём 2% общего количества меди связано с белком. Через три месяца концентрация снижается до нормального уровня, с того времени печень способна синтезировать белок цирулоплазмин. Существует другая точка зрения на болезнь Вильсона: структура белка металлотеонина при болезни Вильсона нарушена, и это ведёт к повышенному связыванию ионов меди, что в свою очередь ведёт к нарушению запасов и транспорта меди в организме. У пациентов с болезнью Вильсона было продемонстрировано повышенное связывание меди металлотионеином.
При лечение болезни Вильсона употребляют пищу, бедную медью, и применяют хелатирующие агенты, особенно пенисилламин.
При многих других заболеваниях наблюдается увеличение меди сыворотки: так при инфекционном гепатите наблюдается увеличение сыворотки меди в 3 раза по сравнению с нормой – 350мкг/100мл. это связано с накоплением церулоплазмина. Повышение меди в крови встречается при таких заболеваниях, как лейкемия, лимфома, ревматоидный артрит, цирроз, нефрит. Высокий уровень меди может быть связан с различными явлениями, и обнаружение высоких концентраций меди сыворотки представляет диагностическую ценность только при одновременном рассмотрение с данными других исследований. Анализ концентрации ионов меди необходимо проводить для оценки эффективности лечения, так как уровень меди прямо пропорционален тяжести заболевания. Это положение верно при гепатитах и злокачественных заболеваниях.
ЦИНК
Большое значение для организма человека имеет цинк, в среднем в организме находится около 3г, а суточное потребление 15мг. Дефицит цинка у человека выражается в потере аппетита, нарушении в скелете и оволосении, повреждении кожи, замедлении полового созревания. В нескольких случаях дефицит цинка привёл у людей к большим нарушениям в сенсорном аппарате, выражавшимся в извращение: вкуса и запаха. У этих пациентов симптомы анорексии и нарушение физиологических отравлений могут быть сняты добавками цинка в рацион. Важную роль цинк играет в заживлении ран. При дефиците цинка этот процесс идёт медленно в следствии снижения синтеза белка и коллагена. Из этого следует, что для улучшения заживления ран в рацион больным с дефицитом элемента следует добавлять цинк.
Неметаллы как микроэлементы.
Мы уделили большое внимание роли металлов. Однако необходимо учитывать, что некоторые неметаллы также являются совершенно необходимыми для функционирования организма.
КРЕМНИЙ
Кремний является также необходимым микроэлементом. Это было подтверждено тщательным изучением питания крыс с использованием различных диет. Крысы заметно прибавили в весе при добавлении метасиликата натрия (Na2 (SiO)3. 9h3 O) в их рацион (50мг на 100г). цыплятам и крысам кремний нужен для роста и развитие скелета. Недостаток кремния приводит к нарушению структуры костей и соединительной ткани. Как выяснилось кремний присутствует в тех участках кости, где происходит активная кальцинация, например в кости образующих клетках, остеобластах. С возрастом концентрация кремния в клетках падает.
О том, в каких процессах участвует кремний в живых системах, известно мало. Там он находится в виде кремневой кислоты и, наверное, участвует в реакциях сшивки углеродов. У человека богатейшим источником кремния оказалась гиалуроновая кислота пуповины. Она содержит 1,53мг свободного и 0,36мг связанного кремния на один грамм.
СЕЛЕН
Недостаток селена вызывает гибель клеток мышц и приводит к мускульной, в частности сердечной, недостаточности. Биохимическое изучение этих состояний привело к открытию фермента глутатионпероксидазе, разрушающей пероксиды Недостаток селена ведет к уменьшению концентрации этого фермента, что в свою очередь вызывает окисление липидов. Способность селена предохранять от отравления ртутью хорошо известна. Гораздо менее известен тот факт, что существует корреляция между высоким содержанием селена в рационе и низкой смертностью от рака. Селен входит в рацион человека в количестве 55 – 110мг в год, а концентрация селена в крови составляет 0,09 – 0,29мкг/см. При приёме внутрь селен концентрируется в печени и почках. Ещё один пример защитного действия селена от интоксикации лёгкими металлами является его способность предохранять от отравления соединениями кадмия. Оказалось, что как и в случае с ртутью, селен вынуждает эти токсические ионы связываться с ионными активными центрами, с теми, на которое их токсическое действие не влияет.
МЫШЬЯК
Несмотря на хорошо известные токсические действия мышьяка и его соединений, имеются достоверные данные согласно которым недостаток мышьяка приводит к понижению рождаемости и угнетению роста, а добавление в пищу арсенита натрия привело к увеличению скорости роста у человека.
ХЛОР и БРОМ
Анионы галогенов отличаются от всех тем, что они представляют собой простые, а не оксо – анионы. Хлор распространён чрезвычайно широко, он способен проходить сквозь мембрану и играет важную роль в поддержание осмотического равновесия. Хлор присутствует в виде соляной кислоты в желудочном соке. Концентрация соляной кислоты в желудочном соке человека равна 0,4-0,5%.
По поводу роли брома как микроэлемента существуют некоторые сомнения, хотя достоверно известно его седативное действие.
ФТОР
Для нормального роста фтор совершенно необходим, и его недостаток приводит к анемии. Большое внимание было уделено метаболизму фтора в связи с проблемой кариеса зубов, так как фтор предохраняет зубы от кариеса.
Кариес зубов изучен достаточно подробно. Он начинается с образования на поверхности зуба пятна. Кислоты, вырабатываемые бактериями, растворяют под пятном зубную эмаль, но, как ни странно, не с её поверхности. Часто верхняя поверхность остаётся неповреждённой до тех пор, пока участки под ней не окажутся полностью разрушенными. Предполагается, что на этой стадии фторид – ион может облегчать образования аппатита. Таким образом совершается реминелизация начавшегося повреждения.
Фтор используют для предотвращения разрушений зубной эмали. Можно вводить фториды в зубную пасту или же непосредственно обрабатывать ими зубы. Концентрация фтора, необходимая для предотвращения кариеса, составляет в питьевой воде около 1мг/л, но уровень потребления зависит не только от этого. Применение высоких концентраций фторидов (более8мг/л) может неблагоприятным образом повлиять на тонкие равновесные процессы образования костной ткани. Чрезмерное поглощение фторидов приводит к фторозу. Фтороз приводит к нарушениям в работе щитовидной железы, угнетению роста и поражению почек. Длительное воздействие фтора на организм прводит к минерализации тела. В итоге деформируются кости, которые даже могут срастись, и происходит кальцификация связок.
ЙОД
Основной физиологической роль йода является участие в метаболизме щитовидной железы и присущих ей гормонах. Способность щитовидной железы аккумулировать йод присуща также слюнным и молочным железам. А также некоторым другим органам. В настоящее время, однако, считают, что ведущую роль йод играет только в жизни деятельности щитовидной железы.
Недостаток йода приводит к возникновению характерных симптомов: слабости, пожелтению кожи, ощущение холода и сухости. Лечение тиреоидными гормонами или йодом устраняет эти симптомы. Недостаток тереоидных гормонов может привести к увеличению щитовидной железы. В редких случаях (отягощение в организме различных соединений, мешающих поглощению йода, например тиоцианата или антитиреоидного агента – гоитрина, имеющегося в различных видах капусты) образуется зоб. Недостаток йода особенно сильно отражается на здоровье детей – они отстают в физическом и умственном развитии. Йод дефицитная диета во время беремености приводит к рождению гипотироидных детей (кретинов).
Избыток гормонов щитовидной железы приводит к истощению, нервозности, тремору, потере веса и повышенной потливости. Это связано с увеличением пероксидазной активности и вследствие этого с увеличением йодирования тиреоглобулинов. Избыток гормонов может быть следствием опухоли щитовидной железы. При лечение используют радиоактивные изотопы йода, легко усваивающиеся клетками щитовидной железы.
Вывод
1) неорганические соединения, составляющие только 6% от общего веса человека, являются незаменимыми веществами, обеспечивающие гомеостаз организма. 2) Все химические элементы делятся на макро-, микро- и ультрамикро элементы. 3)любое изменение содержания химических веществ как в сторону увеличения так и уменьшению ведет к нарушению обмена веществ
Список литературы:
1) Зубков А.А. и Коцицкий Г.И. Внутренняя секреция. Физиология человека. М.: Медицина, 1972, стр. 296.
2) Косицкий Г.И. Физиология системы крови. Физиология человека. М.: Медицина, 1972, стр. 331.
3) Кукушкин Ю.Н. Химические элементы в организме человека Соросовский образовательный журнал, №5 1998, стр. 54 – 58.
4) МакОлифф К. Методы и достижения бионеорганической химии. М.: Мир, 1978.
5) Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых тканей Физиология человека. М.: Медицина, 1972, стр. 55.
6) Хьюз М. Неорганическая химия биологических процессов. М. Мир, 1983.
3) Эйхгорн Г. Неорганическая биохимия. М.: Мир, 1978.
www.ronl.ru
<span Arial",«sans-serif»">Химия- наука, изучающая химические элементы, образуемые ими простые и сложныевещества (состав, строение, свойства), их превращения и законы, которым этипревращения подчиняются. Подразделяется на неорганическую, органическую,физическую, аналитическую, коллоидную и др. Современная химия связана с другиминауками, в результате чего возникают пограничные области науки: биохимия,агрохимия, космохимия, радиохимия и др. Достижения современной химии являютсястимулом интенсивного роста химической промышленности, играют важную роль внаучно-техническом прогрессе всех отраслей народного хозяйства. Химия играетважную роль в решении наиболее актуальных и перспективных проблем современногообщества (увеличение эффективности и безопасности искусственных удобрений дляповышения урожайности сельскохозяйственной продукции и проблема синтезапродуктов питания из непродовольственного сырья; освоение океанических источниковсырья; разработка и создание новых источников энергии; синтез новых веществ икомпозиций, необходимых для решения задач в будущем; охрана окружающей среды).См №2, с334.
<span Arial",«sans-serif»">Объектомизучения в химии являются химические элементы и их соединения. Химическимэлементом называют совокупность атомов с одинаковым зарядом ядер. В своюочередь, атом — наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все егохимические свойства. Таким образом, каждому химическому элементу соответствуетопределённый вид атомов. См. №3, с11.
<span Arial",«sans-serif»">Молекулойназывают наименьшую частицу индивидуального вещества, способную ксамостоятельному существованию, обладающую его основными химическими свойствамии состоящую из одинаковых или различных атомов. Молекулы могут быть одно-,двух- и многоатомными. Они являются составными частицами вещества. Еслимолекулы состоят из одинаковых атомов, то вещество называют простым илиэлементарным, например
He, Ar, h3, O2, O3, S4, P4. Простое веществоявляется формой существования химического элемента в свободном состоянии. См.№3, с11 – с12.<span Arial",«sans-serif»">Еслимолекула вещества состоит из разных атомов, то вещество называют сложным (илихимическим соединением), например
CO, h3O, Nh4, h4PO4.Любое вещество характеризуется определённым составом (природой и числом атомовв его молекуле), строением (пространственным расположением атомов в молекуле) иопределёнными физическими и химическими свойствами. См. №3, с12.<span Arial",«sans-serif»">Химическиесвойства вещества характеризуют его способность участвовать в химическихреакциях, то есть в процессах превращения одних веществ в другие. Для пониманияэтих свойств необходимо знать состав и строение веществ. См. №3, с12.
<span Arial",«sans-serif»">Всютаблицу Менделеева можно разделить на металлы, неметаллы и амфотерные вещества.Металлы — простые вещества, характеризующиеся способностью отдаватьэлектроны, расположенные на внешнем энергетическом уровне (валентные электроны)и переходить в положительно заряженные ионы. Практически все металлы обладаютвысокой электро- и теплопроводностью, способностью хорошо отражать световые волны(чем и обуславливается их блеск и непрозрачность), пластичностью. В твёрдомсостоянии обычно имеют кристаллическое строение. Связь между атомами в металлеосуществляется валентными электронами, которые свободно перемещаются вкристаллической решётке, образуемой положительно заряженными ионами металла. Из107 элементов периодической системы, 83 элемента являются металлами. Многиеэксплуатационные свойства металлов зависят не только от их химических свойств,но и от структуры, которую они приобретают в результате способов получения ипоследующей обработки. Это создаёт возможности широкого изменения свойствметаллов и делает их важнейшими конструкционными, электротехническими,механическими и другими материалами. На сегодняшний день, металлы находят широкоеприменение в различных областях техники. Неметаллы — простые вещества,не обладающие ковкостью, металлическим блеском, являются плохими проводникамитепла и электричества. Для атомов неметаллов преимущественно характернаспособность присоединять электроны, т.е. превращаться в отрицательно заряженныеионы. К неметаллам относятся 22 элемента:
H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, галогены и благородные газы. Оксидынеметаллов носят кислотный характер, им соответствуют кислородсодержащиекислоты. Амфотерные вещества — вещества, которым свойственно проявлятькак кислотные, так и основные свойства. Амфотерное вещество, реагируя,например, с сильным основанием, может проявить кислотные свойства, в то жевремя, это же вещество, реагируя с сильной кислотой, может проявить основныесвойства. См №2, с273, с279, с225.<span Arial",«sans-serif»">Рассмотримпериодическую систему химических элементов. Она создана на основаниипериодического закона. Таблица состоит из 7 периодов и 8 групп.
<span Arial",«sans-serif»">Периоды– горизонтальные ряды таблицы, они подразделяются на большие и малые. В мылахпериодах находится 2 элемента (1-й период), либо 8 элементов (2-й и 3-йпериоды), в больших периодах – 18 элементов (4-й и 5-й) или 32 элемента (6-йпериод). 7-й период пока не закончен. Любой период начинается с типичногометалла, а заканчивается типичным неметаллом и благородным газом. См №1, с271.
<span Arial",«sans-serif»">Вертикальныестолбцы называются группами элементов. Каждая группа делится на две подгруппы –главную и побочную. Подгруппа – совокупность элементов, являющимися химическимианалогами. Часто элементы подгруппы обладают высшей степенью окисления,соответствующей номеру группы. См №1, с271.
<span Arial",«sans-serif»">Вглавных подгруппах химические свойства элементов могут меняться в широкомдиапазоне от неметаллических к металлическим. В побочных подгруппах свойстваэлементов меняются не так быстро. См №1, с271.
<span Arial",«sans-serif»">ВПериодической системе типичные металлы расположены в
I группе(Li — Fr), II (Mg — Ra) и III (In, Tl). Неметаллы расположены в VII группе(F — AT), VI (O — Te), IV (N — AS), III (B). Некоторые элементы главных подгрупп (Be, Al идр.), как и многие элементы побочных подгрупп проявляют как металлические, таки неметаллические свойства, т.е. являются амфотерными. См №1, с271.<span Arial",«sans-serif»">Длянекоторых элементов главных подгрупп применяют групповые названия:
I(Li — Fr) – щелочные металлы, II (Ca — Ra) – щелочноземельные металлы, VI (O — Po) – халькогены, VII (F — At) – галогены, VIII (He - Rn) – благородные газы. См №1, с271.<span Arial",«sans-serif»">Оксиды
<span Arial",«sans-serif»">Оксиды– сложные вещества, молекулы которых состоят их двух элементов, одним изкоторых является кислород. По химическим свойствам делятся на 3 группы: основные,кислотные и амфотерные. Основные оксиды образованы только металлами (
CaO, K2O, CuO CrO). Оксиды щелочных и щелочноземельныхметаллов образуют основания при взаимодействии с водой: CaO+h3O = Ca(OH)2 Оксиды других металлов сводой не взаимодействуют и основания получают из соответствующих солей: FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2+Na2SO4. Основныеоксиды реагируют с кислотными оксидами и кислотами, образуя при этом соли: Na2O+SO3=Na2SO4; CuO+2HCl=CuCl2+h3O. Кислотные оксиды образуютсянеметаллами (SO3, P2O5, CO2) иметаллами, проявляющими высокую степень окисления (Mn2O7, CrO3). Многиекислотные оксиды образуют кислоты при взаимодействии с водой: P2O5+3h3O = 2h4PO4; Некоторыеиз них не реагируют с водой и кислоты получаются из соответствующих солей. Кислотныеоксиды взаимодействуют с осн6овными оксидами и основаниями, образуя при этомсоли: CO2+3NaOH = Na2CO3+h3O. Амфотерные оксиды, в зависимости отусловий, проявляют как кислотные, так и основные свойства, реагируют скислотами и основаниями. К ним относят ряд оксидных металлов (Al2O3, ZnO, Cr2O3 и др.):<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Cr2O3+6HCl = 2CrCl3+3h3O;Cr2O3+2NaOH = 2NaCrO2+h3O
<span Arial",«sans-serif»">Всетри типа оксидов являются солеобразующими. Также имеется особая группа оксидов,которая не проявляет ни кислотных, ни основных свойств. Их называют«Безразличными». К ним относятся:
N2O, NO, SiO, CO идр. См №2, 276.<span Arial",«sans-serif»">Гидроксиды
<span Arial",«sans-serif»">Гидроксиды– сложные вещества, образованные атомами некоторых элементов (кроме фтора икислорода) и гидрооксогруппой
ON‑:<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X
(OH)n, где n = [1,6];<span Arial",«sans-serif»">Различают(для
n>2)орто- и мета- формы гидроксидов:<span Arial",«sans-serif»">Элемент
<span Arial",«sans-serif»">Орто-годроксид
<span Arial",«sans-serif»">Мета-гидроксид
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+III
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+IV
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+V
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+VI
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X(OH)3
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X(OH)4
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO(OH)3
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X(OH)6
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO(OH)
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO(OH)2
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO2(OH)
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO2(OH)2
<span Arial",«sans-serif»">Мета-гидрксидыотличаются меньшим «содержанием воды», т.е. фактически являютсяорто-гидроксидами после дегидратации.
<span Arial",«sans-serif»">Кислотныеоксиды (кислородсодержащие кислоты) всегда содержат атомы водорода, способныезамещаться на атомы металлов.
<span Arial",«sans-serif»">Большинствотипично кислотных гидроксидов находятся в мета-форме. При записи формулыкислотного гидроксида, атомы водорода ставят на первое слева место, учитываяего электролитическую диссоциацию в воде:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">SO2(OH)2
à h3SO4 PO(OH)3 à h4PO4<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">NO2(OH)
à HNO3 CO(OH)2 à h3CO3<span Arial",«sans-serif»">Названия основных кислородсодержащих кислот и их остатков.
<span Arial",«sans-serif»">Кислота
<span Arial",«sans-serif»">Кислотный остаток
<span Arial",«sans-serif»">h3CO3 – Угольная
<span Arial",«sans-serif»">CO3 — Карбонат
<span Arial",«sans-serif»">HCO3 – Гидрокарбонат
<span Arial",«sans-serif»">HClO – Хлорноватистая
<span Arial",«sans-serif»">ClO – Гипохлорит
<span Arial",«sans-serif»">HClO2 – Хлористая
<span Arial",«sans-serif»">ClO2 – Хлорит
<span Arial",«sans-serif»">HClO3 – Хлорноватая
<span Arial",«sans-serif»">ClO3 — Хлорат
<span Arial",«sans-serif»">HClO4 – Хлорная
<span Arial",«sans-serif»">ClO4 – Перхлорат
<span Arial",«sans-serif»">h3CrO4 – Хромовая
<span Arial",«sans-serif»">CrO4 – Хромат
<span Arial",«sans-serif»">h3Cr2O7 – Дихромовая
<span Arial",«sans-serif»">Cr2O7 — Дихромат
<span Arial",«sans-serif»">HMnO4 – Марганцевая
<span Arial",«sans-serif»">MnO4 – Перманганат
<span Arial",«sans-serif»">HNO2 – Азотистая
<span Arial",«sans-serif»">NO2 – Нитрит
<span Arial",«sans-serif»">HNO3 – Азотная
<span Arial",«sans-serif»">NO3 – Нитрат
<span Arial",«sans-serif»">NPO3 – Метафосфорная
<span Arial",«sans-serif»">PO3 — Метафосфат
<span Arial",«sans-serif»">h4PO4 – Ортофосфорная
<span Arial",«sans-serif»">PO4 – Ортофосфат
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">H
PO4 – Гидроортофосфат<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">H
2PO4 – Дигидроортоффосфат<span Arial",«sans-serif»">h5P2O7 – Дифосфорная
<span Arial",«sans-serif»">P2O7 — Дифосфат
<span Arial",«sans-serif»">h3SO4 – Серная
<span Arial",«sans-serif»">SO4 – Сульфат
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">HS
O4 – Гидросульфат<span Arial",«sans-serif»">h3S2O7 – Дисерная
<span Arial",«sans-serif»">S2O7 – Дисульфат
<span Arial",«sans-serif»">h3SiO3 – Метакремниевая
<span Arial",«sans-serif»">SiO3 – Метасиликат
<span Arial",«sans-serif»">h5SiO4 – Ортокремниевая
<span Arial",«sans-serif»">SiO4 – Ортосиликат
<span Arial",«sans-serif»">Основныеоксиды содержат гидрооксогруппы, способные замещаться на кислотные остатки. Всеосновные оксиды находятся в ортоформе, они образованы катионами металлов
Mn+, гдеn=1,2 реже 3,4:<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">LiOH
— Гидроксид лития<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba
(OH)2 — Гидрокид бария<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Cu
(OH)2 — Гидрокид меди (II)<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">La
(OH)3 — Гидрокид лантана (III)<span Arial",«sans-serif»">Важнейшеехимическое свойство основных и кислотных гидроксидов – взаимодействие их междусобой с образованием солей (реакция нейтрализации или солеобразования):
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">a) Ca(OH)2+h3SO4 (
разб) = CaSO2↓+2h3O<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">b) Ca(OH)2+2h3SO4 (
конц) = Ca(HSO4)2 ↓+2h3O<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">c) 2Ca(OH)2 + h3SO4 (
разб) = Ca2SO4(OH)2↓+2h3O<span Arial",«sans-serif»">Вреакции (
a)протекает полная нейтрализация обоих гидроксидов (после реакции оказываютсязамещёнными все группы OHивсе атомы H). Вреакциях (b) и (c) – неполная нейтрализация кислотного иосновного гидроксидов соответственно (два из четырёх атомов H или групп OH являютсязамещёнными). См №1, с 298<span Arial",«sans-serif»">Соли
<span Arial",«sans-serif»">Соли– сложные вещества, в состав которых входят катионы металлов и анионы кислотныхостатков. В том случае, если кислотный остаток не содержит водорода, солиназывают средними:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CaSO
4 – Сульфаткальция<span Arial",«sans-serif»">Средниесоли являются продуктом полной нейтрализации гидроксидов:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">3Ba(OH)2+2h4PO4 = Ba3(PO4)2↓+6h3O
<span Arial",«sans-serif»">Средниесоли вступают в реакцию двойного обмена с кислотными и основными гидроксидами ис другими солями:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ag2CO3+2NO3 = 2AgNO3+CO2+h3O
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2+Na2SO4
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ca
(NO3)2+Na2CO3 = CaCO3+2NaNO3<span Arial",«sans-serif»">Реакции,приведённые выше, являются распространёнными способами получения солей. Крометого, средние соли образуются при взаимодействии металлов с кислотами:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Fe
+h3SO4 (разб)= FeSO4+h3<span Arial",«sans-serif»">Соли,содержащие кислотные остатки с незамещёнными атомами водорода, называютсякислыми:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ca
(HSO4)2– гидросульфат кальция<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Fe
(HCO3)2– гидрокарбонат железа (II)<span Arial",«sans-serif»">Кислыесоли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba(OH)2+2h4PO4 = Ba(h3PO4)2+2h3O
<span Arial",«sans-serif»">Возможнаи дальнейшая нейтрализация кислых солей избытком основного гидроксида:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba(h3PO4)2+Ba(OH)2= 2BaHPO4+2h3O
<span Arial",«sans-serif»">Сильныекислоты разрушают кислые соли слабых кислот, например:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba
(h3PO4)2+h3SO4 = BaSO4+2h4PO4<span Arial",«sans-serif»">Соли,содержащие в своём составе гидрооксогруппу, называются основными:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ca
2SO4(OH)2 – дигидроксид-сульфаткальция<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CoNO
3(OH) – гидроксид-нитрат кобальта (II)<span Arial",«sans-serif»">Основныесоли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Co(OH)2+HNO3 = CoNO3(OH)+h3O
<span Arial",«sans-serif»">Возможнаи дальнейшая нейтрализация основных солей избытком кислотного гидроксида:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CoNO3(OH)+HNO3 = Co(NO3)2+h3O
<span Arial",«sans-serif»">Щелочиразрушают основные соли малорастворимых гидроксидов, если растворимость одногоиз продуктов меньше, чем растворимость исходной соли:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CoNO3(OH)+NaOH = Co(OH)2+NaNO3
См №1, с 298-299<span Arial",«sans-serif»">Заключение
<span Arial",«sans-serif»">Такимобразом, в своём реферате я повторил общую характеристику химических элементови их соединений. В моём реферате кратко описаны: простые и сложные вещества,металлы и неметаллы, их положение в периодической системе, также описаныоксиды, гидроксиды, соли, их состав, номенклатура, классификация и способыполучения.
<span Arial",«sans-serif»">Списокиспользуемой литературы
:·<span Times New Roman"">
Справочник школьника: 5-11 Классы – М.: АСТ –ПРЕСС, 2000 – 704 с. Т II.Использована при подготовке материала про гидроксиды и соли. (№1)·<span Times New Roman"">
Большая школьная энциклопедия. 6-11 кл. Т. 2– М.: ОЛМА – ПРЕСС, 2000. Использована при подготовке материала про оксиды,металлы и неметаллы. (№2)·<span Times New Roman"">
Общая химия: Учебник для техническихнаправлений и специальностей вузов / Н.В. Коровин – М.: Высшая школа, 2002. (№3)<span Arial",«sans-serif»">Содержание
<span Arial",«sans-serif»">Введение……………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Металлы…………………………………………………………………………….
<span Arial",«sans-serif»">Неметаллы, амфотерные вещества, структура периодической системы.
<span Arial",«sans-serif»">Оксиды………………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Гидроксиды…………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Соли………………………………………………………………………………….
<span Arial",«sans-serif»">Заключение…………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Список литературы………………………………………………………………..
<span Arial",«sans-serif»">1
<span Arial",«sans-serif»">2
<span Arial",«sans-serif»">3
<span Arial",«sans-serif»">4
<span Arial",«sans-serif»">5
<span Arial",«sans-serif»">7
<span Arial",«sans-serif»">9
<span Arial",«sans-serif»">10
<span Arial",«sans-serif»">
www.ronl.ru
<span Arial",«sans-serif»">Химия- наука, изучающая химические элементы, образуемые ими простые и сложныевещества (состав, строение, свойства), их превращения и законы, которым этипревращения подчиняются. Подразделяется на неорганическую, органическую,физическую, аналитическую, коллоидную и др. Современная химия связана с другиминауками, в результате чего возникают пограничные области науки: биохимия,агрохимия, космохимия, радиохимия и др. Достижения современной химии являютсястимулом интенсивного роста химической промышленности, играют важную роль внаучно-техническом прогрессе всех отраслей народного хозяйства. Химия играетважную роль в решении наиболее актуальных и перспективных проблем современногообщества (увеличение эффективности и безопасности искусственных удобрений дляповышения урожайности сельскохозяйственной продукции и проблема синтезапродуктов питания из непродовольственного сырья; освоение океанических источниковсырья; разработка и создание новых источников энергии; синтез новых веществ икомпозиций, необходимых для решения задач в будущем; охрана окружающей среды).См №2, с334.
<span Arial",«sans-serif»">Объектомизучения в химии являются химические элементы и их соединения. Химическимэлементом называют совокупность атомов с одинаковым зарядом ядер. В своюочередь, атом — наименьшая частица химического элемента, сохраняющая все егохимические свойства. Таким образом, каждому химическому элементу соответствуетопределённый вид атомов. См. №3, с11.
<span Arial",«sans-serif»">Молекулойназывают наименьшую частицу индивидуального вещества, способную ксамостоятельному существованию, обладающую его основными химическими свойствамии состоящую из одинаковых или различных атомов. Молекулы могут быть одно-,двух- и многоатомными. Они являются составными частицами вещества. Еслимолекулы состоят из одинаковых атомов, то вещество называют простым илиэлементарным, например
He, Ar, h3, O2, O3, S4, P4. Простое веществоявляется формой существования химического элемента в свободном состоянии. См.№3, с11 – с12.<span Arial",«sans-serif»">Еслимолекула вещества состоит из разных атомов, то вещество называют сложным (илихимическим соединением), например
CO, h3O, Nh4, h4PO4.Любое вещество характеризуется определённым составом (природой и числом атомовв его молекуле), строением (пространственным расположением атомов в молекуле) иопределёнными физическими и химическими свойствами. См. №3, с12.<span Arial",«sans-serif»">Химическиесвойства вещества характеризуют его способность участвовать в химическихреакциях, то есть в процессах превращения одних веществ в другие. Для пониманияэтих свойств необходимо знать состав и строение веществ. См. №3, с12.
<span Arial",«sans-serif»">Всютаблицу Менделеева можно разделить на металлы, неметаллы и амфотерные вещества.Металлы — простые вещества, характеризующиеся способностью отдаватьэлектроны, расположенные на внешнем энергетическом уровне (валентные электроны)и переходить в положительно заряженные ионы. Практически все металлы обладаютвысокой электро- и теплопроводностью, способностью хорошо отражать световые волны(чем и обуславливается их блеск и непрозрачность), пластичностью. В твёрдомсостоянии обычно имеют кристаллическое строение. Связь между атомами в металлеосуществляется валентными электронами, которые свободно перемещаются вкристаллической решётке, образуемой положительно заряженными ионами металла. Из107 элементов периодической системы, 83 элемента являются металлами. Многиеэксплуатационные свойства металлов зависят не только от их химических свойств,но и от структуры, которую они приобретают в результате способов получения ипоследующей обработки. Это создаёт возможности широкого изменения свойствметаллов и делает их важнейшими конструкционными, электротехническими,механическими и другими материалами. На сегодняшний день, металлы находят широкоеприменение в различных областях техники. Неметаллы — простые вещества,не обладающие ковкостью, металлическим блеском, являются плохими проводникамитепла и электричества. Для атомов неметаллов преимущественно характернаспособность присоединять электроны, т.е. превращаться в отрицательно заряженныеионы. К неметаллам относятся 22 элемента:
H, B, C, Si, N, P, As, O, S, Se, Te, галогены и благородные газы. Оксидынеметаллов носят кислотный характер, им соответствуют кислородсодержащиекислоты. Амфотерные вещества — вещества, которым свойственно проявлятькак кислотные, так и основные свойства. Амфотерное вещество, реагируя,например, с сильным основанием, может проявить кислотные свойства, в то жевремя, это же вещество, реагируя с сильной кислотой, может проявить основныесвойства. См №2, с273, с279, с225.<span Arial",«sans-serif»">Рассмотримпериодическую систему химических элементов. Она создана на основаниипериодического закона. Таблица состоит из 7 периодов и 8 групп.
<span Arial",«sans-serif»">Периоды– горизонтальные ряды таблицы, они подразделяются на большие и малые. В мылахпериодах находится 2 элемента (1-й период), либо 8 элементов (2-й и 3-йпериоды), в больших периодах – 18 элементов (4-й и 5-й) или 32 элемента (6-йпериод). 7-й период пока не закончен. Любой период начинается с типичногометалла, а заканчивается типичным неметаллом и благородным газом. См №1, с271.
<span Arial",«sans-serif»">Вертикальныестолбцы называются группами элементов. Каждая группа делится на две подгруппы –главную и побочную. Подгруппа – совокупность элементов, являющимися химическимианалогами. Часто элементы подгруппы обладают высшей степенью окисления,соответствующей номеру группы. См №1, с271.
<span Arial",«sans-serif»">Вглавных подгруппах химические свойства элементов могут меняться в широкомдиапазоне от неметаллических к металлическим. В побочных подгруппах свойстваэлементов меняются не так быстро. См №1, с271.
<span Arial",«sans-serif»">ВПериодической системе типичные металлы расположены в
I группе(Li — Fr), II (Mg — Ra) и III (In, Tl). Неметаллы расположены в VII группе(F — AT), VI (O — Te), IV (N — AS), III (B). Некоторые элементы главных подгрупп (Be, Al идр.), как и многие элементы побочных подгрупп проявляют как металлические, таки неметаллические свойства, т.е. являются амфотерными. См №1, с271.<span Arial",«sans-serif»">Длянекоторых элементов главных подгрупп применяют групповые названия:
I(Li — Fr) – щелочные металлы, II (Ca — Ra) – щелочноземельные металлы, VI (O — Po) – халькогены, VII (F — At) – галогены, VIII (He - Rn) – благородные газы. См №1, с271.<span Arial",«sans-serif»">Оксиды
<span Arial",«sans-serif»">Оксиды– сложные вещества, молекулы которых состоят их двух элементов, одним изкоторых является кислород. По химическим свойствам делятся на 3 группы: основные,кислотные и амфотерные. Основные оксиды образованы только металлами (
CaO, K2O, CuO CrO). Оксиды щелочных и щелочноземельныхметаллов образуют основания при взаимодействии с водой: CaO+h3O = Ca(OH)2 Оксиды других металлов сводой не взаимодействуют и основания получают из соответствующих солей: FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2+Na2SO4. Основныеоксиды реагируют с кислотными оксидами и кислотами, образуя при этом соли: Na2O+SO3=Na2SO4; CuO+2HCl=CuCl2+h3O. Кислотные оксиды образуютсянеметаллами (SO3, P2O5, CO2) иметаллами, проявляющими высокую степень окисления (Mn2O7, CrO3). Многиекислотные оксиды образуют кислоты при взаимодействии с водой: P2O5+3h3O = 2h4PO4; Некоторыеиз них не реагируют с водой и кислоты получаются из соответствующих солей. Кислотныеоксиды взаимодействуют с осн6овными оксидами и основаниями, образуя при этомсоли: CO2+3NaOH = Na2CO3+h3O. Амфотерные оксиды, в зависимости отусловий, проявляют как кислотные, так и основные свойства, реагируют скислотами и основаниями. К ним относят ряд оксидных металлов (Al2O3, ZnO, Cr2O3 и др.):<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Cr2O3+6HCl = 2CrCl3+3h3O;Cr2O3+2NaOH = 2NaCrO2+h3O
<span Arial",«sans-serif»">Всетри типа оксидов являются солеобразующими. Также имеется особая группа оксидов,которая не проявляет ни кислотных, ни основных свойств. Их называют«Безразличными». К ним относятся:
N2O, NO, SiO, CO идр. См №2, 276.<span Arial",«sans-serif»">Гидроксиды
<span Arial",«sans-serif»">Гидроксиды– сложные вещества, образованные атомами некоторых элементов (кроме фтора икислорода) и гидрооксогруппой
ON‑:<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X
(OH)n, где n = [1,6];<span Arial",«sans-serif»">Различают(для
n>2)орто- и мета- формы гидроксидов:<span Arial",«sans-serif»">Элемент
<span Arial",«sans-serif»">Орто-годроксид
<span Arial",«sans-serif»">Мета-гидроксид
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+III
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+IV
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+V
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X+VI
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X(OH)3
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X(OH)4
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO(OH)3
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">X(OH)6
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO(OH)
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO(OH)2
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO2(OH)
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">XO2(OH)2
<span Arial",«sans-serif»">Мета-гидрксидыотличаются меньшим «содержанием воды», т.е. фактически являютсяорто-гидроксидами после дегидратации.
<span Arial",«sans-serif»">Кислотныеоксиды (кислородсодержащие кислоты) всегда содержат атомы водорода, способныезамещаться на атомы металлов.
<span Arial",«sans-serif»">Большинствотипично кислотных гидроксидов находятся в мета-форме. При записи формулыкислотного гидроксида, атомы водорода ставят на первое слева место, учитываяего электролитическую диссоциацию в воде:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">SO2(OH)2
à h3SO4 PO(OH)3 à h4PO4<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">NO2(OH)
à HNO3 CO(OH)2 à h3CO3<span Arial",«sans-serif»">Названия основных кислородсодержащих кислот и их остатков.
<span Arial",«sans-serif»">Кислота
<span Arial",«sans-serif»">Кислотный остаток
<span Arial",«sans-serif»">h3CO3 – Угольная
<span Arial",«sans-serif»">CO3 — Карбонат
<span Arial",«sans-serif»">HCO3 – Гидрокарбонат
<span Arial",«sans-serif»">HClO – Хлорноватистая
<span Arial",«sans-serif»">ClO – Гипохлорит
<span Arial",«sans-serif»">HClO2 – Хлористая
<span Arial",«sans-serif»">ClO2 – Хлорит
<span Arial",«sans-serif»">HClO3 – Хлорноватая
<span Arial",«sans-serif»">ClO3 — Хлорат
<span Arial",«sans-serif»">HClO4 – Хлорная
<span Arial",«sans-serif»">ClO4 – Перхлорат
<span Arial",«sans-serif»">h3CrO4 – Хромовая
<span Arial",«sans-serif»">CrO4 – Хромат
<span Arial",«sans-serif»">h3Cr2O7 – Дихромовая
<span Arial",«sans-serif»">Cr2O7 — Дихромат
<span Arial",«sans-serif»">HMnO4 – Марганцевая
<span Arial",«sans-serif»">MnO4 – Перманганат
<span Arial",«sans-serif»">HNO2 – Азотистая
<span Arial",«sans-serif»">NO2 – Нитрит
<span Arial",«sans-serif»">HNO3 – Азотная
<span Arial",«sans-serif»">NO3 – Нитрат
<span Arial",«sans-serif»">NPO3 – Метафосфорная
<span Arial",«sans-serif»">PO3 — Метафосфат
<span Arial",«sans-serif»">h4PO4 – Ортофосфорная
<span Arial",«sans-serif»">PO4 – Ортофосфат
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">H
PO4 – Гидроортофосфат<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">H
2PO4 – Дигидроортоффосфат<span Arial",«sans-serif»">h5P2O7 – Дифосфорная
<span Arial",«sans-serif»">P2O7 — Дифосфат
<span Arial",«sans-serif»">h3SO4 – Серная
<span Arial",«sans-serif»">SO4 – Сульфат
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">HS
O4 – Гидросульфат<span Arial",«sans-serif»">h3S2O7 – Дисерная
<span Arial",«sans-serif»">S2O7 – Дисульфат
<span Arial",«sans-serif»">h3SiO3 – Метакремниевая
<span Arial",«sans-serif»">SiO3 – Метасиликат
<span Arial",«sans-serif»">h5SiO4 – Ортокремниевая
<span Arial",«sans-serif»">SiO4 – Ортосиликат
<span Arial",«sans-serif»">Основныеоксиды содержат гидрооксогруппы, способные замещаться на кислотные остатки. Всеосновные оксиды находятся в ортоформе, они образованы катионами металлов
Mn+, гдеn=1,2 реже 3,4:<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">LiOH
— Гидроксид лития<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba
(OH)2 — Гидрокид бария<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Cu
(OH)2 — Гидрокид меди (II)<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">La
(OH)3 — Гидрокид лантана (III)<span Arial",«sans-serif»">Важнейшеехимическое свойство основных и кислотных гидроксидов – взаимодействие их междусобой с образованием солей (реакция нейтрализации или солеобразования):
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">a) Ca(OH)2+h3SO4 (
разб) = CaSO2↓+2h3O<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">b) Ca(OH)2+2h3SO4 (
конц) = Ca(HSO4)2 ↓+2h3O<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">c) 2Ca(OH)2 + h3SO4 (
разб) = Ca2SO4(OH)2↓+2h3O<span Arial",«sans-serif»">Вреакции (
a)протекает полная нейтрализация обоих гидроксидов (после реакции оказываютсязамещёнными все группы OHивсе атомы H). Вреакциях (b) и (c) – неполная нейтрализация кислотного иосновного гидроксидов соответственно (два из четырёх атомов H или групп OH являютсязамещёнными). См №1, с 298<span Arial",«sans-serif»">Соли
<span Arial",«sans-serif»">Соли– сложные вещества, в состав которых входят катионы металлов и анионы кислотныхостатков. В том случае, если кислотный остаток не содержит водорода, солиназывают средними:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CaSO
4 – Сульфаткальция<span Arial",«sans-serif»">Средниесоли являются продуктом полной нейтрализации гидроксидов:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">3Ba(OH)2+2h4PO4 = Ba3(PO4)2↓+6h3O
<span Arial",«sans-serif»">Средниесоли вступают в реакцию двойного обмена с кислотными и основными гидроксидами ис другими солями:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ag2CO3+2NO3 = 2AgNO3+CO2+h3O
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2+Na2SO4
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ca
(NO3)2+Na2CO3 = CaCO3+2NaNO3<span Arial",«sans-serif»">Реакции,приведённые выше, являются распространёнными способами получения солей. Крометого, средние соли образуются при взаимодействии металлов с кислотами:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Fe
+h3SO4 (разб)= FeSO4+h3<span Arial",«sans-serif»">Соли,содержащие кислотные остатки с незамещёнными атомами водорода, называютсякислыми:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ca
(HSO4)2– гидросульфат кальция<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Fe
(HCO3)2– гидрокарбонат железа (II)<span Arial",«sans-serif»">Кислыесоли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba(OH)2+2h4PO4 = Ba(h3PO4)2+2h3O
<span Arial",«sans-serif»">Возможнаи дальнейшая нейтрализация кислых солей избытком основного гидроксида:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba(h3PO4)2+Ba(OH)2= 2BaHPO4+2h3O
<span Arial",«sans-serif»">Сильныекислоты разрушают кислые соли слабых кислот, например:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ba
(h3PO4)2+h3SO4 = BaSO4+2h4PO4<span Arial",«sans-serif»">Соли,содержащие в своём составе гидрооксогруппу, называются основными:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Ca
2SO4(OH)2 – дигидроксид-сульфаткальция<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CoNO
3(OH) – гидроксид-нитрат кобальта (II)<span Arial",«sans-serif»">Основныесоли – продукты неполной нейтрализации гидроксидов:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">Co(OH)2+HNO3 = CoNO3(OH)+h3O
<span Arial",«sans-serif»">Возможнаи дальнейшая нейтрализация основных солей избытком кислотного гидроксида:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CoNO3(OH)+HNO3 = Co(NO3)2+h3O
<span Arial",«sans-serif»">Щелочиразрушают основные соли малорастворимых гидроксидов, если растворимость одногоиз продуктов меньше, чем растворимость исходной соли:
<span Arial",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">CoNO3(OH)+NaOH = Co(OH)2+NaNO3
См №1, с 298-299<span Arial",«sans-serif»">Заключение
<span Arial",«sans-serif»">Такимобразом, в своём реферате я повторил общую характеристику химических элементови их соединений. В моём реферате кратко описаны: простые и сложные вещества,металлы и неметаллы, их положение в периодической системе, также описаныоксиды, гидроксиды, соли, их состав, номенклатура, классификация и способыполучения.
<span Arial",«sans-serif»">Списокиспользуемой литературы
:·<span Times New Roman"">
Справочник школьника: 5-11 Классы – М.: АСТ –ПРЕСС, 2000 – 704 с. Т II.Использована при подготовке материала про гидроксиды и соли. (№1)·<span Times New Roman"">
Большая школьная энциклопедия. 6-11 кл. Т. 2– М.: ОЛМА – ПРЕСС, 2000. Использована при подготовке материала про оксиды,металлы и неметаллы. (№2)·<span Times New Roman"">
Общая химия: Учебник для техническихнаправлений и специальностей вузов / Н.В. Коровин – М.: Высшая школа, 2002. (№3)<span Arial",«sans-serif»">Содержание
<span Arial",«sans-serif»">Введение……………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Металлы…………………………………………………………………………….
<span Arial",«sans-serif»">Неметаллы, амфотерные вещества, структура периодической системы.
<span Arial",«sans-serif»">Оксиды………………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Гидроксиды…………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Соли………………………………………………………………………………….
<span Arial",«sans-serif»">Заключение…………………………………………………………………………
<span Arial",«sans-serif»">Список литературы………………………………………………………………..
<span Arial",«sans-serif»">1
<span Arial",«sans-serif»">2
<span Arial",«sans-serif»">3
<span Arial",«sans-serif»">4
<span Arial",«sans-serif»">5
<span Arial",«sans-serif»">7
<span Arial",«sans-serif»">9
<span Arial",«sans-serif»">10
<span Arial",«sans-serif»">
www.ronl.ru
.
Теоретические представления о химических явлениях рассматривались в курсе философии в свете общих представлений о возникновении и исчезновении веществ. Эксперементальной же работой в области химии занимались многочисленные аптекари и алхимики. Последние, делая опыты по “трасмутации” металлов, не только открывали новые способы получения различных веществ, но и развивали натурфилософские учения древнегреческих философов Аристотеля, Эмпедокла, Левкиппа, Демокрита. Согласно этим учениям, все вещества в природе состоят из более простых частей, называемых элементами. Такими элементами по Левкиппу и Демокриту были атомы - мельчайшие частицы бескачественной первичной материи, различной только по величене и форме.
В эпоху эллинизма возникло учение о “трансмутации” (превращении), согласно которому можно, изменяя сочетание элементов, получать вещества с иными свойствами. Это учение было развито Парацельсом. Подобно алхимикам, Парацельс исходил из представления, что все вещества состоят из элементов, способных соединяться друг с другом. При разложении веществ элементы разъединяются. Но в отличии от алхимиков Парацельс подчеркнул вещественный характер трех начал: “серы” - начала горючести, “ртуть” - начала липучести, “соли” - начала огнепостоянства.
Учение о ртути, сере и соли как начала, образующих все тела, содержится в сочинениях неизвестного автора, труды которого появлялись под псевдонимом “Василий Валентин”, и получили большое распространение в 16 веке. Доказательства этого учения Парацельс видел в горении древесины. Он писал: “ Чтобы испытать это, возьми сначала дерево: это будет тело. Сожги его, тогда то, что будет гореть, - это сера, то, что будет дымить, - меркурий ( ртуть), а то, что останется золой, - соль”.
Считая,что каждый из четырех элементов Аристотеля должен состоять из этих трех начал, Парацельс писал: “ Каждый элемент состоит из трех начал: ртути, серы и соли.”
Роберт Боиль
Боиль жил в эпоху великих общественных и духовных преобразований. Однако несмотря на сильные религиозные тенденции, Бойль научными работами расчистил путь механистическому материализму в естествознании. На основании экспериментальных результатов Бойль в первую очередь выступил против учения о трех началах и четырех элементах как основе всех веществ. По его мнению, элементом следует считать вещество, которое не имеет составных частей и не может быть разложено. Этот критерий Бойль принял для определения химического элемента в значительной мере потому, что в то время считалось, что вещества, не изменяющиеся при обжиге можно назвать элементами.
Бойль доказал также, что вещества, которые он анализировал, вовсе не распадаются на три или четыре более простых вещества, как, например, золото или стекло. Из некоторых веществ могут выделяться простые “тела” в количестве, большем чем три или четыри, причем их химические свойства такие же, как у элементов.
Михаил Васильевич Ломоносов.
Он принадлежит к числу первых ученых, изучивших количественно химические процессы при помощи взвешивания.
Ломоносов обратил внимание на увеличение веса металлов после обжигания на воздухе. Он считал сомнительным вывод Бойля о том, что это увеличение веса вызвано присоединением “тепловых материй”. Уже в 1744 году Ломоносов писал: “если бы теплотворная материя приставала к известям, то сами извести, вынутые из огня, оставались бы горячими. Следовательно, эта материя либо к ним не пристает, либо пристающая материя - не теплотворная”. В 1748 году он писал Эйлеру:”...нет никакого сомнения, что частицы из воздуха, непрерывно текущего на кальцинируемое тело,смешиваются с последним и увеличивают его вес”.
Антуан Лоран Лавуазье.
Вслед за Ломоносовым Лавуазье пришел к выводу, что такое увеличение массы металлов должно быть связано с поглощением воздуха. Лавуазье в 1787 году предложил новую рациональную номенклотуру химических соединений, созданную им вместе со знаменитыми французскими химиками К. Бертолле, А. Фуркруа и Л. Гитоном де Морво. В докладе Парижской Академии наук Авторы подчеркивали:”В соответствии с предложенной нами программой мы обратили особое внимание на наименования простых тел, поскольку названия сложных тел должны получаться из названия простых.” В своей новой химической системе Лавуазье впервые разделил вещества на химические элементы (среди которых он выделил металлы и неметаллы,а также два “невесомых флюида” -свет и теплород и, кроме того, так называемые “земли”: известь CaO, магнезит MgO, барит BaO, глинозем Al2O3, кремнезем SiO2.Лавуазье подозревал сложность состава этих веществ, но в то время они еще не были разложены, и поэтому ученый причислял их к элементам.) и химические соединения. Таким образом, Лавуазье систематизировал совокупность химических знаний в рамках созданной им общей теории.
Джон Дальтон.
Дальтон развил в своих исследованиях представления Ньютона, изложенные в его работе “Математические начала натуральной философии”, опубликованной в 1687 году. Ньютон показал, что газ состоит из мельчайших материальных частичек, силы отталкивания между которыми растут пропорционально уменьшению расстояния между ними. Дальтон считал, что отталкивание происходит только между частицами определенного вида газа, в то время как частицы других видов газов не должны отталкиваться.
Дальтон показал, что эти мельчайшие частицы растворяются не только в фазе, где существуют два газа, но и в системе, образованной газом и жидкостью. Растворимость различных газов в воде он объяснял таким образом:”Эта разница тесно связана с тяжестью, весом и числом мельчайших частиц в различных газах. Подвижность более легких и меньших по размерам частиц падает. Рассмотрение роли относительной тяжести мельчайших частичек тел, насколько я знаю, является совершенно новым предметом исследования. Я начал недавно эти работы и достиг некоторых успехов .”
Результаты своих определений весов мельчайших частиц Дальтон обобщил в 1803 году в таблице, озаглавленной “Соотношения весов мельчайших частиц газообразных и других тел”. Приняв за еденицу атомную массу водорода, Дальтон определил относительные атомные массы азота (4), углерода (4,5), кислорода (5,66), серы (17), воды (6,66) и других веществ.
Дальтон пользовался атомной теорией как основой для новой химической символики.
Хотя сделанные Дальтоном определения атомных весов были недостаточно точными, разработанная английским ученым атомистическая теория внесла в химию первые ясные представления о строении элементов и их соединений и позволила количественно объяснить и предвидеть химические явления, отчетливо показала важность теоретических построений для развития экспериментальных химических исследованний. Большинство химиков тотчас восприняли основные положения теории Дальтона и стали развивать их.
Йенс Якоб Берцелиус.
Особенно большое значение имели работы шведского химика Берцелиуса, который дал более точные определения атомных масс. Уже до Берцелиуса Дальтон пользовался атомной теорией для новой химической символики. Дальтон отбросил использующиеся в то время химические знаки, которые не отражали количественного состава соединений, и предложил для каждого элемента символ, обозначающий его атом. Состав соединения он изображал соположением символов атомов, из которых оно состоит. Однако, формулы, предложенные Дальтоном, не всегда давали представление об истинном числе атомов, образующих соединение: количественный элементарный анализ позволял ученому лишь судить об относительных массах элементов, входящих в состав соединения. Атомистическая теория Дальтона показала важность теоретических построений для развития экспериментальных химических исследований.
Берцелиус с большим успехом применил закон Гей-Люссака для определения состава и количественных характеристик многих элементов и соединений. Со времени публикации своих первых работ Берцелиус поддерживал тесные личные связи с химиками во многих странах, что помогало ему создать четкое представление о мировом уровне разработки научных проблем.
Наиболее важным вкладом Берцелиуса в развитие химии являются разработка атомистической теории Дальтона и подтверждение законов постоянных и кратных отношений фундаментально проведенными анализами: анализу были подвергнуты 2000 соединений, образованных 43 элементами. Результатом работ было усовершенствование старых и создание новых методов анализа, изобретение новых приборов, развитие техники лабораторных работ.
Одним из наиболее значительных научных достижений Берцелиуса было создание им таблицы атомных масс. Существенную помощь при этом ему оказал закон объемных отношений газов, установленный Гей-Люссаком. Значение этого закона Берцелиус понял сразу же после ознакомления с работой французского ученого, относящейся к 1808.
Первую таблицу атомных масс Берцелиус опубликовал в 1814 году. В отличии от Дальтона Берцелиус принял за основу для расчетов атомную массу кислорода., а не водорода. Атомную массу шведский ученый принял равной 100. Ж. С. Стас впоследствии пересчитал атомные массы элементов, приняв атомную массу кислорода равной 16. С 1818 г. по 1826 г. Берцелиус несколько раз исправлял значения атомных масс, используя открытые в 1819 г. Законы изоморфизма Мичерлиха и атомных теплоемкостей Дюлонга и А.Пти.
В результате этих исследований Берцелиус значительно уточнил величины атомных величин, определенные Дальтоном. Тем самым были созданы предпосылки систематизации элементов на основе их атомных масс. Эти тщательно выполненные исследования позволили Берцелиусу сделать атомистическую модель основой химии.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ðàáîòû, поведенные во второй половине 19 - начале 19 вв. Б.Франклином, Л.Гальвани, А.Вольтой и другими исследователями, привлекли внимание естествоиспытателей и филисофов к электрическим процессам. Результаты этих работ и выводы из них побудили Берцелиуса к разработке электрохимической теории. Приняв за основу электрохимические положения Дэви, Берцелиус считал причиной соединения элементов в определенном отношении электрическую полярность атомов. Учение об электричестве похволило дать простое объяснение природе, например, такого распространенного в химии явления, как образования солей. Оказалось, что с суть этого явления заключается во взаимной нейтрализации положительных и отрицательных зарядов мельчайших частичек вещества. На основе разработанной им теории Берцелиус сделал принципиально важный вывод: все химические элементы состоят из отрицательных и положительных веществ. Созданная на основе этих представлений дуалистическая модель явилась попыткой рассмотреть химическое родство как стремление к уравниванию различных электрических полярностей атомов или их групп. Тем самым развивались представления Дэви, что существует определенная причинная обусловленность явлений химического сходства и электрических процессов. Однако, ограниченность дуалистических процессов мешала химикам понять механизм превращений, протекающих иначе, чем образование солей. Так, электрохимическая теория Берцелиуса затруднила признание гипотезы Авогадро, имеющей большую область применения в химии. При помощи дуалистических представлений нельзя было объяснить многоатомность молекул газообразных простых веществ.
Существенное значение для превращения химии в точную науку имело усовершенствование Берцелиусом химической номенклатуры и создание им символики, близкой к современным обозначениям элементов и их соединений. Она заменила символику Дальтона, в которой чувствовалось влияние алхимических знаков. Для обозначения химических элементов Берцелиус предложил применять начальные буквы их латинских названий.
Исходя из своей электромеханической теории Берцелиус предложил принцип наименования соединений, состоящих из положительных элементов и отрицательных частей. Например, сульфат меди он рассматривал как сернокислый оксид меди (CuO SO3). В своей химической символике Берцелиус хотел отобразить соотношение элементов в соединениях. Уже в 1815г. он объяснил, что произведенные им формулы должны также “облегчать выражение отношений в химических соединениях... чтобы можно было бы однозначно отобразить относительные массы соединяющих частиц в каждом теле. Если мы будем знать массу элементарной частицы, эти формулы... должны нам позволитьь выразить результаты количественного анализа таким же простым и легким для изображения способом, как это позволяют делать алгебраические формулы в механике.
Созданный Берцелиусом “химический язык” позволил простым и наглядным способом сопоставить особенности химических явлений с составом взаимодействующих молекул. Тем самым этот “язык” в значительной мере способствовал взаимопониманию химиков разных стран и укреплению их научных контактов.
В результате своих работ Берцелиус открыл несколько новых элементов. Так, вместе с Хизингером Берцелиус открыл элемент церий, который тогда же независимо от шведских ученых обнаружил Клапрот. Берцелиус выделил из шлака свинцовых камер неизвестный доселе элемент - селен. Берцелиус открыл в минерале, найденном в Норвегии, элемент торий. Вместе со своим учеником Н.Г.Сефстерёмом Берцелиус обнаружил новый элемент ванадий. Впоследствии Берцелиусу удалось получить элементы, оксиды которых уже были известны: кремний, цирконий, титан, тантал.
Будучи одним из лучших знатоков химии своего времени Берцелиус объяснил с единой точки зрения многие факты и понятия, ранее казавшиеся не связанными друг с другом. Так, даже горные породы и минералы ы подаренной ему коллекции Берцелиус расположил не в соответствии с общепринятой тогда кристаллографической систематизацией Р.Ж.Аюи, а по их химическому составу.
Создание новых основных понятий, таких, как изомерия и полимерия, значительное совершенствование химической символики и номенклатуры, обширная литературная деятельность Берцелиуса, несмотря на то, что он упорно придерживался дуалистических электрохимических представлений, оказала существенное влияние на развитие современной химии.
Иоганн Вольфганг Дёберейнер
Деберейнер изучал химические явления с точки зрения материалистических позиций, исходя из положений атомистической теории. Методологической основой своих работ немецкий химик избрал теорию познания философа Фрэнсиса Бэкона, которого Карл Маркс называл “подлинным родоначальником английского материализма и всей современной экспериментальной науки”.
После того, как И.Б.Рихтер в 1792г. потерпел неудачу в систематезации элементов, лишь Деберейнеу удалось в 1817 и 1829 гг. Установить закономерностиизменения свойств элементов. В первые тридцать лет XIX в. Было открыто значительное число химических элементов. В товремя, когда Деберейнер стал профессором Йенского университета, было известно уже более 40 химических элементов и гораздо больше химических соединений. После того, как Лавуазье разработал кислородную теорию, вещества стали классифицировать по их характерным качественным признакам. После признания теории Дальтона появилась возможность посмотреть также количественные отношения элементов.
Эти работы создали предпосылки для изучения характера связи между свойствами различных химических элементов. Так, стремление Деберейнера изучить принципы систематезации химических элементов отвечало насущным проблемам химии того времени.
Деберейнер сгруппировал многие элементы и соединения различных классов по их аналогичным свойствам, разделив их на группы по 3 члена. Немецкий ученый распределил элементы по “триадам”, в которых разности 2-х химических элементов примерно постоянны и равны. В своих превых работах автор опирался на изучение плотностей и атомных масс щелочноземельных металлов и в 1817г. составил превую триаду: калий стронций, барий.Получив поддержку Берцелиуса Деберейнер распространил этот принцим и на другие элементы.
Деберейнер стремился решать вопросы не путем отвлеченных рассуждений, а на основании сопоставления атомных масс, для чего ребовались обширные экспериментальные работы.
Работы Деберейнера по систематизации элементов вначале не привлекали к себе достаточного внимания ученых.
Особенной заслугой Деберейнера было то, что он первым обнаружил количественные отношения свойств химически близких элементов. Эти работы подготовили почву для создания Д.И.Менделеевым и Л.Мейером периодической системы элементов.
Эйльгард Мичерлих.
В своих экспериментальных работах Э.Мичерлих обращал собое внимание на точность измерений, взвешивания и определения плотности веществ. Для более точных экспериментов он разработал необходимые приборы. Так, по эскизу Мичерлиха в мастерской при лаборатории был изготовлен говнометр. За 45 лет нучной деятельности Мичерлих провел исследования в различных областях естествознания. Им были выполнены физико-химические работы, исследования по неорганической химии, органической химии, в области физиологии, а также геологии.
Значительным событием в развитии химии было открытие Мичерлихом явления изоморфизма. Исследуя фосфаты и арсенаты, Мичерлих обнаружил, что “вещества различной химической природы во многих случаях могут обнаруживать одинаковые или блтзкие кристаллические формы”. На основании последующих исследований, Мичерлих пришел к выводу, что: “Равному числу атомов, если они соединены одинаковым образом, присущи одинаковые кристаллические формы, эта кристаллическая форма определяется не только природой атомов, но и также их число и способом соединения”.
Согласно закону, установленному Мичерлихом, образование смешанных кристаллов (изоморфных смесей) двумя соединениями возможно лишь тогда, когда они имеют аналогичный состав. И наоборот, из существования изоморфизма можно сказать, что закристаллизировавшиеся вместе вещества аналогичны по составу. Поскольку массы изоморфных соединений, образованных из элементов, относятся как атомные массы образовавших их элементов, Мичерлих создал способ определения истинных значений атомных масс из данных анализа веществ. Благодаря этому закону удалось с максимальной точностью установить атомные массы веществ.
Исследовательская и преподавательская деятельность Мичерлиха в первой половине XIX века заложила фундамент для быстрого развития химии, делавшей в то время только первые робкие шаги.
Лотар Мейер.
Попытки систематезации многочисленных известных элементов и соединений, начатые Деберейнером, продолжили многие известные химики. Б.Шанкартуа расположил элементы в порядке возрастающих атомных масс по винтовой линии на поверзности циллиндра. В 1857г. У.Олдинг опубликовал таблицу, в которой элементы также были расположены по возрастанию их атомных масс. В 1863-1865гг. Дж. Ньюлендс попытался установить закономерность взаимного расположения атомов, и на этой основе опубликовал таблицу элементов.
Решающий вопрос в создании системы элементов был достигнут в 1869-1870 гг., когда Менделеев и Лотар Мейер независимо друг от друга опубликовали таблицу химических элементов. Так была решена проблема систематизации элементов.
В 1860 г. Лотар Мейер принял участие в конгрессе химиков в Карлсруэ, накотором обсуждались дефиниции - определения основных понятий химии. Ведущим докладчиком, защищавшим важнейшие положения атомно-молекулярной теории, был итальянский химик С.Канниццаро. ОН наглядно показал различие между “атомной массой” и “массой эквивалентом”, между понятиями атом и молекула и упорно защишал теорию Авогадро: в равных объемах различных идеальных газов сдержится одинаковое число молекул. Хотя это положение было сформулированно в 1811 году, но даже в 1860 многие ученые относились к нему скептически. Изучив работы Авогадро Канницциаро смог исправить основные противоречия. На Лотара Мейера положения Канницциаро произвели боьшое впечатления, он писал: “... с глаз моих спала пелена, исчезли все сомнения. Взамен появилось чувство спокойной уверенности”.
В это время Мейер занимался главным образом вопросами о структуре вещества. Тем самым Мейер способствовал систематезации элементов.
В 1870г. появилась статья Мейера “О соотношении свойств с атомным весом элементов”. Основанием для проведения Мейером систематезации элементов явилось предположение об отношении между атомными массами и атомными объемами, которые он изобразил в виде кривой, где атомные объемы являются периодической функцией от атомных масс. В статье Мейер характеризовал эту зависимость: “Правильно определив различные атомные веса можно в этой схеме расположить все известные элементы”. Содержание этого отрывка показывает общность взглядов Мейера и Менделеева, хотя Мейер был более осторожен в своей формулировке.
Мейер расположил на кривой лишь известные элементы, не применяясвоих результатов ни для исправления значений атомных масс, ни для предсказания еще не открытых элементов. Вмете с Карлом Зейбертом Мейер в 1883г. вновь расчитал атомные массы всех известных элементов. Мейер использовал результаты для систематезации элементов, однако, как и другие немецкие естествоиспытатели, Мейер не смог преодолеть ограниченности механистического материализма. Поэтому он не обнаружил закономерности и зависимости между составом и свойствами элементов. В отличии от Мейера Менделеев на основании своих представлений сделал основополагающие выводы и прогнозы.
Дмитрий Иванович Менделеев
Пребывание в Германии позволило Менделееву участвовать в уже ранее упоминавшемся конгрессе химиков в Карлструэ. На него, как и на Лотара Мейера, большое впечатление произвели работы Канницциаро. Позднее Менделеев использовал его еонцепцию как необходимую и основополагающую посылку для открытия периодического закона.
В 1869 году Менделеев опубликовал сообщения о систематезации известных тогда элементов. В статье “Соотношения свойств с атомным весом элементов” Менделеев впервые в истории естествознания привел систему элементов, которая оказала основополагающее влияние на дальнейшее развитие химии.Менделеев разместил элементы в порядке возрастания атомных масс. Он использовал этот принцип , поскольку он проанализировал работы Дальтона по установлению связи между количественными и качественными свойствами веществ. Важнейшим из количественных свойств элементов в то время была атомная масса.
Но Менделеев не рассматривал свойства элементов лишь как функцию от атомной массы: таким критерием он считал диалектическую общность отношений важнейших качественных и количественных характерных признаков элементов. Такой материалистический диалектический анализ позволил Менделееву открыть периодический закон. Он считал, что свойства элементов и их соединений зависят от величины атомных масс элементов. Этот закон лег в основу созданной им системы элементов.
Создание периодической системы жлементов, последовательное применение периодического закона при изученииразличных веществ является главным отличием работ Менделеева по систематизации элементов от аналогичных работ других ученых. Доказывая генетические отношения между химическими элементами Менделеев писал: “До периодического закона простые тела представляли собой лишь отрывочные случайные явления природы”. Установление периодического закона исключило случайность в изучении химических элементов. Менделеев не только открыл закон и построил таблицу элементов, но и способствовал устранению пробелов в таблице и улучшению ее.
Так, в 1871 г. Менделеев существенно уточнил атомные массы трети известных элементов. Никто из соавторов закона, как стали впоследствии называть, например, Шанкартуа, Ньюлендса, Л. Мейера, не мог на основании имеющихся данных получить подобные результаты. Более того, они даже ставили под сомнение закономерный характер периодического изменения свойств элементов, сволочи буржуйские. Но Менделеев был твердо уверен, что он открыл закон природы. Он писал: “Законы природы исключений не терпят и этим явно отличаются от правил... Надобно что-либо одно - либо считать периодический закон верным до конца, либо отвергнуть его”.
Уже в работе 1869 года обнаружилось стремление Менделеева прогнозировать дальнейшее направление изучения периодичности, когда он писал: “Должно ожидать открытий еще многих неизвестных тел, например сходных с Al или Si с атомной массой”.
Позднее Менделеев уточнил эти предсказания и писал, например, что экасилиций не может быть получен из EsO2 или EsK2F2 при действии натрия. Водяной пар должен трудно разлагаться этим элементом, на кислоты экасилиций должен действовать слабо, но сильнее, чем на основания. На людей экасицилий оказывает необратимые воздействия: выпадают волосы, кожа сморщивается, все тело покрывается прыщами, люди начинают бегать и орать: “Хочу сырого мяса”.
В 1886 году немец Клеменс Винклер открыл германий, свойства которого прекрасно совпадали со свойствами предсказанного Менделеевым экасилиция. Это открытие, а также открытие галлия в 1875 г., и стало подтверждением периодического закона. В 1890 году заком получил всеобщее признание. Новые знания о структуре атома, полученные в начале XX столетия, уточнили периодический закон и позволили глубже понять его. А изобретение телеграфных карточек к этому закону не имеет никакого отношения, но значительно усложняет жизнь несчастным русским студентам при набивании текстов.
С открытием закона химическая теория получила относительное завершение. Во время классической химии основополагающими были три закона: закон сохранения массы, закон постоянных отношений элементов в веществах и закон Авогадро. Во второй половине ХIХ столетия химическая теория обогатилась еще 2-мя термодинамическими закономерностями: учением о строении органических соединений и периодическим законом. Это позволило тупым химикам глубже понять смысл процессов, сформулировать более точные представления о протекании реакций. Научное рассмотрение производственных процессов превратило химию в непосредственно производительную силу. Такому развитию химия в немалой степени обязана Менделееву, Мейеру и А. Задорожному, который сумел-таки за одну (!) ночь набить 6 страниц печатного текста, внося огромный вклад в развитие химии как науки.
Тем не менее Менделеев не смог отказаться от устаревших представлений о природе атомов и элементов, он скептически относился к новым воззрениям на природу радиоактивности и электронным теориям. Но открытый им периодический закон, все более обогащаясь и углубляясь, способствовал победе прогрессивных взглядов в химии и физике, и способствовал избранию Б.Н. Ельцина президентом РФ в 1991 г.
В 1955 году был синтезирован элемент с атомным весом 101, названный менделеем.
Так были увековечены заслуги Менделеева - создателя периодической системы, позволившей предсказать свойства неизвестных элементов и создать предпосылки для открытия трансурановых элементов, к которым принадлежит менделей.
Использованные ресурсы:
К.Хайтинг, “Биографии великих химиков”, Мир, 1981.
Приблизительно 3.4 часа работы Задорожного Александра.
10 листочков бумаги, использованных в качестве закладок.
Телефонная карточка, для ухудшения перелистоваемости страниц, что значительно подпортило жисть уже упомянотому Задорожному Александру.
Дискета TDK, MF-2HD, for IBM/Dos, already formatted.
ВНИМАНИЕ!
Р.S. На меня иногда находило веселое настроение: перед распечатыванием убедительно рекомендую прочитать все, что я там набил.
(Особенно последние пара страниц)
superbotanik.net
